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工业机器人的机械结构部分称为操作机。它由机座、腰部、大臂、小臂、腕部及手部组成。即由手臂机构和手腕机构组成。手臂机构一般为2～3个自由度，要求可实现回转、仰俯、升降或伸缩三种运动形式。手臂机构设计时，先要确定其结构型式和尺寸，还需考虑各种构件的重量对其运动速度、精度及刚度的影响。
机器人结构设计，机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
基准服务机器人设计团队在工业设计上的研究，涉及外观设计、人机交互、色彩应用等。例如老人护理型机器人的应用，因老年人的活动机能降低，需要借助于护理机器人延展其人体功能，能自助参与一些有限的社会活动，能借助机器人进行保健康复，不仅能提高老人的生活质量，同时也能降低家人与护理人员的工作量。
多轴机器人又称单轴机械手，工业机械臂，电缸等，是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。
多轴机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制，直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式，操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。