机械手臂根据结构形式的不同分为多关节机械手臂，直角坐标系机械手臂，球坐标系机械手臂，极坐标机械手臂，柱坐标机械手臂等。

水平多关节机械手臂一般有三个主自由度，Z1转动，Z2转动，Z移动。通过在执行终端加装X转动，Y转动可以到达空间内的任何坐标点。直角坐标系机械手臂有三个主自由度。X移动，Y移动，Z移动组成，通过在执行终端加装X转动，Y转动，Z转动可以到达空间内的任何坐标点。从驱动上来讲，主要采用的是液压驱动，即采用液压缸来驱动手臂运动。也可采用气动、电机传动等形式。下面针对不同类型的机械臂，了解一下它们的自由度结构。

1、太空机械臂以太空机械臂为例，一般它分为舱内机械臂和舱外机械臂两大类。一般舱内机械臂尺寸不大。对于舱外机械臂而言，一般从几米到几十米。针对不同的任务需求，自由度从5个到10个不等。通过利用机械臂的定位功能，通过不同形势手爪的使用，可以完成对于航天器舱内和舱外不同目标的拾取、搬运、定位和释放。

2、工业机器人机械臂在工业机器人领域，设计中一般采取6个自由度。前三个自由度用来确定位置，后三个来确定姿态，实现机械臂的控制。

6个自由度分别为：沿x轴平移，沿y轴平移，沿z轴平移，绕x轴转动，绕y轴转动，绕z轴转动。一个基准面与工件底面重合，限制了工件沿z轴平移，绕x轴转动，绕y轴转动3个自由度;二个基准面又与工件后侧面重合，限制了工件沿x轴移动，绕z轴转动2个自由度;三基准面与工件另一个侧面重合，就把剩下的最后一个自由度：沿y轴移动限制了。

3、手术机器人机械臂在医疗领域，不同于普通机器人机械臂，手术机器人的机械臂往往需要很高的精度。手术机器人的机械臂运动过程中，机械臂必须实现平稳顺滑，能够快速响应指令。一般手术机器人结构需要根据手术环境来调整，这样才能满足手术的不同要求。达芬奇外科手术机器人的系统中的每一个机械臂具有7个自由度。其中，每个微器械具有独立的4个自由度，机械臂提供3个自由度，这样器械末端具有7个自由度。整体来说，其具有很高的灵活性。一般来说，随着机械臂的自由度增加，运动灵活性会增加。但是，自由度却并非越高越好。一般的专用机械手只有2～4个自由度，而通用机械手则多数为3～6个自由度（不包手指的抓取动作）。