Ο χειριστής αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: τον ενεργοποιητή, τον μηχανισμό κίνησης και το σύστημα ελέγχου. Το χέρι είναι ένα εξάρτημα που χρησιμοποιείται για να πιάσει το τεμάχιο εργασίας (ή το εργαλείο). Υπάρχουν διάφορες δομικές μορφές ανάλογα με το σχήμα, το μέγεθος, το βάρος, το υλικό και τις απαιτήσεις λειτουργίας του πιασμένου αντικειμένου, όπως ο τύπος σύσφιξης, ο τύπος συγκράτησης και ο τύπος προσρόφησης. Ο μηχανισμός κίνησης επιτρέπει στο χέρι να ολοκληρώσει διάφορες περιστροφές (ταλαντεύσεις), κινήσεις ή σύνθετες κινήσεις για να επιτύχει τις καθορισμένες ενέργειες και να αλλάξει τη θέση και τη στάση του πιασμένου αντικειμένου. Οι ανεξάρτητοι τρόποι κίνησης του μηχανισμού κίνησης, όπως η ανύψωση, η ανάσυρση και η περιστροφή, ονομάζονται βαθμοί ελευθερίας του χειριστή. Για να πιάσουμε αντικείμενα σε οποιαδήποτε θέση και προσανατολισμό στο χώρο, απαιτούνται 6 βαθμοί ελευθερίας. Ο βαθμός ελευθερίας είναι η βασική παράμετρος του σχεδιασμού του χειριστή. Όσο περισσότεροι βαθμοί ελευθερίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευελιξία του χειριστή, τόσο ευρύτερη είναι η ευελιξία και τόσο πιο περίπλοκη η δομή του. Γενικά, ένας ειδικός χειριστής έχει 2 έως 3 βαθμούς ελευθερίας. Το σύστημα ελέγχου ολοκληρώνει συγκεκριμένες ενέργειες ελέγχοντας τον κινητήρα κάθε βαθμού ελευθερίας του χειριστή. Ταυτόχρονα, λαμβάνει πληροφορίες που ανατροφοδοτούνται από τον αισθητήρα για να σχηματίσει έναν σταθερό έλεγχο κλειστού βρόχου. Ο πυρήνας του συστήματος ελέγχου αποτελείται συνήθως από έναν μικροελεγκτή, όπως ένας μικροϋπολογιστής ενός τσιπ ή ένα dsp, και η επιθυμητή λειτουργία πραγματοποιείται με τον προγραμματισμό του.
