机器人的手臂，要特别的灵活，它不像挖掘机的铲土斗，只能靠机械力移动而铲土。机器人的手臂，也有类似于人的臂、腕、手指关节等组成部分。人的手部有20个关节，臂部有7个关节，在大脑的控制下，可以在三维空间自由移动。机器人的手臂，也应类似。它在三维空间内，按一定角度、距离移动。因此，它也有三个自由度：上下、前后、左右。它要计算出某个点的三维坐标，进行相应地移动。
人有五个手指。对机器人而言，从功能上说，有三个手指，也就足够用了。每个手指的自由度，根据机器人的用途，可大可小。
人手臂的移动，要靠手臂上肌肉的曲张力。而机器人关节和手臂移动的力，可以有多种方式：
第一，液压方式。它类似于喷雾器，用液体（如水）的压力，使手臂移动。第二，气动方式。它好像公共汽车的开关门，用压缩的气体（如空气），来推动手臂移动。第三，电动方式。就是通过电动机和机械传动部件，驱动机器人的手臂，使之相应地移动。目前，机器人手臂，基本上是电力驱动方式。机器人手臂还可采用交流驱动方式，它能做到小型化、灵巧化，增强可靠性。
人的手臂是靠关节的转动来弯曲或伸直、上举或下垂的，机器人的手臂却有好几种动作形式：
一种称之为直角坐标式。这一类机器人的手在空间位置的改变，是沿着三个互相垂直的轴线移动来实现的，即沿X轴纵向移动，Y轴的横向移动及沿Z轴的升降。这种手臂结构比较庞大，灵活性较差，相对于它所占用的面积和空间，它的动作范围较小。这种机器人比较难和其他机器人协调，但它的手臂位置精度很高，在控制上每个方向互相不影响，故而操纵也比较简单。
另一种被称为圆轴坐标式。相对于直角坐标式，它增加了一个旋转关节，减少了一个Y轴方向的移动。由于它可以绕Z轴立柱旋转，它能照顾到前后左右，可触及较大的空间范围。
第三种形式称为极坐标式。这类机器人手臂能够做一个直线运动和两个转动，即手臂沿X轴方向伸缩、绕Y轴俯仰和绕Z轴回转。最早出现的工业机器人“尤尼麦特”是这种机器人的典型代表。这类机器人占地面积较小，结构紧凑，重量较轻，能与其他机器人协调工作。
第四种形式称为关节标式。这种手臂的形式有点像人的手臂，有一个大臂，一个小臂，还增加了一个绕立轴Z旋转，因此它就有了相当于人的腰、肩、肘的运动功能。这种机器人结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，因此在目前用得最多。由此而派生出一种水平关节式机器人，它大臂、小臂的转轴都垂直于地面，这样消除了臂重的影响，有较高的精度，特别适用于装配。