Manipuliatorius daugiausia susideda iš trijų dalių: pavaros, pavaros mechanizmo ir valdymo sistemos. Ranka yra komponentas, naudojamas sugriebti ruošinį (arba įrankį). Yra įvairių konstrukcinių formų, atsižvelgiant į sugriebto objekto formą, dydį, svorį, medžiagą ir veikimo reikalavimus, pavyzdžiui, suspaudimo tipą, laikymo tipą ir adsorbcijos tipą. Judėjimo mechanizmas įgalina ranką atlikti įvairius sukimus (sūpynės), judesius ar sudėtinius judesius, kad būtų pasiekti nurodyti veiksmai ir pakeista sugriebto objekto padėtis bei laikysena. Nepriklausomi judesio mechanizmo judėjimo režimai, tokie kaip kėlimas, atitraukimas ir sukimas, vadinami manipuliatoriaus laisvės laipsniais. Norint suvokti objektus bet kurioje padėtyje ir orientacijoje erdvėje, reikia 6 laisvės laipsnių. Laisvės laipsnis yra pagrindinis manipuliatoriaus konstrukcijos parametras. Kuo daugiau laisvės laipsnių, tuo didesnis manipuliatoriaus lankstumas, platesnis universalumas ir sudėtingesnė jo struktūra. Paprastai specialus manipuliatorius turi 2–3 laisvės laipsnius. Valdymo sistema atlieka konkrečius veiksmus, valdydama kiekvieno manipuliatoriaus laisvės laipsnio variklį. Tuo pačiu metu jis gauna informaciją, kurią perduoda jutiklis, kad sudarytų stabilų uždaro ciklo valdymą. Valdymo sistemos branduolį dažniausiai sudaro mikrovaldiklis, pavyzdžiui, vieno lusto mikrokompiuteris arba dsp, o norima funkcija realizuojama jį programuojant.
