Manipulaattori koostuu pääasiassa kolmesta osasta: toimilaitteesta, käyttömekanismista ja ohjausjärjestelmästä. Käsi on komponentti, jota käytetään tarttumaan työkappaleeseen (tai työkaluun). On olemassa erilaisia rakenteellisia muotoja tarttuvan kohteen muodon, koon, painon, materiaalin ja toimintavaatimusten mukaan, kuten puristustyyppi, pitotyyppi ja adsorptiotyyppi. Liikemekanismin avulla käsi voi suorittaa erilaisia pyörityksiä (keinut), liikkeitä tai yhdistelmäliikkeitä tiettyjen toimintojen saavuttamiseksi ja tarttuvan kohteen asennon ja asennon muuttamiseen. Liikemekanismin itsenäisiä liiketiloja, kuten nostoa, sisäänvetoa ja pyöritystä, kutsutaan manipulaattorin vapausasteiksi. Jotta esineitä voidaan tarttua missä tahansa paikassa ja suunnassa avaruudessa, tarvitaan 6 vapausastetta. Vapausaste on manipulaattorin suunnittelun avainparametri. Mitä enemmän vapausasteita, sitä suurempi on manipulaattorin joustavuus, sitä laajempi on monipuolisuus ja sitä monimutkaisempi sen rakenne. Yleensä erikoismanipulaattorilla on 2-3 vapausastetta. Ohjausjärjestelmä suorittaa tietyt toiminnot ohjaamalla moottoria manipulaattorin jokaisella vapausasteella. Samalla se vastaanottaa anturin syöttämää tietoa vakaan suljetun silmukan ohjauksen muodostamiseksi. Ohjausjärjestelmän ydin koostuu yleensä mikrokontrollerista, kuten yksisiruisesta mikrotietokoneesta tai dsp:stä, ja haluttu toiminto toteutetaan ohjelmoimalla.
