机械结构系统又称操作机或执行机构系统，是机器人的主要承载体，它由一系列连杆、关节等组成。机械系统通常包括机身、基座、手臂、手腕、关节和未端执行器，每一部分都具有多自由度，构成一个多自由度的机械系统，如下图所示。

　　①机身部分—如同机床的床身结构一样，机器人的机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构，便构成行走机器人：有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰；若机身不具备行走及回转机构，则构成单机器人臂。

　　②基座—它是机器人的基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在基座上。对固定式机器人直接连接在地面基础上，对移动式机器人，则安装在移动机构上，可分为有轨和无轨两种。

　　③关节—它通常分为滑动关节和转动关节，以实现机身、手臂各部分、未端执行器之间的相对运动。

　　④手臂—它是连接机身和手腕的部分。一般由上臂、下臂和手腕组成，用于完成各种简单或复杂的动作，它由操作器的动力关节和连接杆件等构成。它是执行结构中的主要运动部件，也称主轴。主要用于改变手腕和未端执行器的空间位置，满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到基座。

　　⑤手腕—它是连接机身和手腕的部分，将作业载荷传递到臂部，主要用于改变未端执行器的空间位置。

　　⑥未端执行器—它是直接装在手腕上的一个重要部件，通常是模拟人的手掌和手指的，可以是两手指或多手指的手爪未端操作器，有时也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。

　　驱动系统是驱使工业机器人机械臂运动的机构。按照控制系统发出的指令信号，借助动力元件使机器人运行起来，给各个关节即每个运动自由度安装传动装置，这就是驱动系统。其作用是提供机器人各部委、各关节动作的原动力。

　　根据驱动源的不同，驱动系统可分为电动、液压、气动三种也包括把它们结合起来应用的综合系统。驱动系统可以与机械系统直接相连，也可通过同步带、链条、齿轮、谐波转动装置等与机械系统间接相连。运动精度不高、重负载或有防爆要求的机器人采用液压、气压驱动，工业机器人大多采用电气驱动，而其中属交流伺服驱动应用最广，且驱动器布置大都采用一个关节一个驱动器，它们的特点对比如下图所示。

　　感受系统通常由内部传感器模块和外部传感器组成，其作用是获取内部和外部环境中有意义的信息，并把这写信息反馈给控制系统。内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环控制系统提供信息。外部传感器用于检测机器人与周围环境的一些状态变量，如距离、接近成都和接触情况等，用于引导机器人，便于识别物体并做出相应处理。

　　智能传感器的使用提高了机器人的机动性，适应性和智能化的水准。人类的感受系统对外部世界信息的感知是极其灵巧的，然而对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效率。工业机器人往往与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。

　　控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能。

　　如果机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式可分点位控制系统和连续轨迹控制系统。

　　机器人控制器是根据指令以及传感器信息控制机器人完成一定动作和作业任务的装置，是决定机器人功能和性能的主要因素，也是机器人系统中更新和发展最快的部分。其基本功能是：示教功能、记忆功能、位置伺服功能、坐标设定功能、与外围设备联系功能、传感器接口、故障诊断安全保护功能等。

　　根据控制系统的开放程度，机器人控制器分3类：封闭型、开放型和混合型。目前基本上都是封闭性系统（如日系机器人）或混合型系统（如欧系机器人）。