Manipulátor sa skladá hlavne z troch častí: aktuátora, hnacieho mechanizmu a riadiaceho systému. Ruka je komponent, ktorý sa používa na uchopenie obrobku (alebo nástroja). Existujú rôzne konštrukčné formy podľa tvaru, veľkosti, hmotnosti, materiálu a prevádzkových požiadaviek uchopovaného predmetu, ako je typ upnutia, typ držania a typ adsorpcie. Pohybový mechanizmus umožňuje ruke vykonávať rôzne rotácie (švihy), pohyby alebo zložené pohyby na dosiahnutie určených akcií a zmenu polohy a postoja uchopovaného predmetu. Nezávislé režimy pohybu pohybového mechanizmu, ako je zdvíhanie, zasúvanie a otáčanie, sa nazývajú stupne voľnosti manipulátora. Na uchopenie predmetov v akejkoľvek polohe a orientácii v priestore je potrebných 6 stupňov voľnosti. Stupeň voľnosti je kľúčovým parametrom konštrukcie manipulátora. Čím viac stupňov voľnosti, tým väčšia flexibilita manipulátora, širšia všestrannosť a zložitejšia jeho štruktúra. Vo všeobecnosti má špeciálny manipulátor 2 až 3 stupne voľnosti. Riadiaci systém dokončuje špecifické činnosti ovládaním motora každého stupňa voľnosti manipulátora. Zároveň prijíma informácie spätne zo snímača, čím vytvára stabilné riadenie s uzavretou slučkou. Jadro riadiaceho systému sa zvyčajne skladá z mikrokontroléra, akým je napríklad jednočipový mikropočítač alebo dsp, a požadovaná funkcia sa realizuje jeho naprogramovaním.
