Manipulator terutama terdiri dari tiga bagian: aktuator, mekanisme penggerak, dan sistem kontrol. Tangan merupakan komponen yang digunakan untuk memegang benda kerja (atau perkakas). Ada berbagai bentuk struktur sesuai dengan bentuk, ukuran, berat, material, dan persyaratan pengoperasian objek yang digenggam, seperti jenis penjepit, jenis penahan, dan jenis penyerapan. Mekanisme gerak memungkinkan tangan untuk menyelesaikan berbagai rotasi (ayunan), gerakan, atau gerakan gabungan untuk mencapai tindakan yang ditentukan dan mengubah posisi dan postur objek yang digenggam. Mode gerakan independen dari mekanisme gerak, seperti mengangkat, menarik, dan memutar, disebut derajat kebebasan manipulator. Untuk memegang objek pada posisi dan orientasi apa pun di ruang angkasa, diperlukan 6 derajat kebebasan. Derajat kebebasan merupakan parameter utama desain manipulator. Semakin banyak derajat kebebasan, semakin besar fleksibilitas manipulator, semakin luas keserbagunaannya, dan semakin kompleks strukturnya. Umumnya, manipulator khusus memiliki 2 hingga 3 derajat kebebasan. Sistem kontrol menyelesaikan tindakan tertentu dengan mengendalikan motor pada setiap derajat kebebasan manipulator. Pada saat yang sama, sistem menerima informasi yang diumpan balik oleh sensor untuk membentuk kontrol loop tertutup yang stabil. Inti dari sistem kontrol biasanya terdiri dari mikrokontroler seperti mikrokomputer chip tunggal atau dsp, dan fungsi yang diinginkan diwujudkan dengan memprogramnya.
