概述
通常把傳送機構的運動稱為傳送機構的自由度。人從手指到肩部共有27個自由度。而如將機械手的手臂也製成這樣多的自由度，既困難又不必要。從力學的角度分析，物件在空間只有6個自由度。因此為抓取和傳送在空間不同位置和方位物件，傳送機構也應具有6個自由度。常用的機械手傳送機構的自由度還多為少於6個的。一般的專用機械手只有2～4個自由度，而通用機械手則多數為3～6個自由度（這裡所說的自由度數目，均不包括手指的抓取動作） 。
機械手的每一個自由度是由其操作機的獨立驅動關節來實現的。所以在套用中，關節和自由度在表達機械手的運動靈活性方面是意義相通的。又由於關節在實際構造上是由迴轉或移動的軸來完成的，所以又習慣稱之為軸。因此，就有了6自由度、6關節或6軸機械手的命名方法。它們都說明這一機械手的操作有6個獨立驅動的關節結構，能在其工作空間中實現抓取物件的任意位置和姿態。
構成與工作範圍
機械手的自由度的構成如下所示：
| 機械手自由度 | 單手部自由度 | 無自由度手 | 氣吸式 |
| 磁吸式 | |
| 一自由度手 | 平移式指 |
| 迴轉式指 | |
| 二自由度手 | 雙動平移式指 |
| 雙動迴轉式指 | |
| 多自由度手 | 多關節式指 |
| 多指式 | |
| 單手腕自由度 | 一自由度腕 | 擺動型 |
| 迴轉型 | |
| 二自由度腕 | 擺動、迴轉型 |
| 迴轉擺動型 | |
| 多自由度腕 | 迴轉二擺型 |
| 特殊型 | |
| 單手臂自由度 | 一自由度臂 | 伸縮型臂 |
| 迴轉型臂 | |
| 二自由度臂 | 二直動型（平面直角坐標式） |
| 直移迴轉型（球坐標式） | |
| 直移擺動型（圓柱坐標式） | |
| 迴轉、擺動型（球坐標式） | |
| 三自由度臂 | 三直移型（直角坐標式） |
| 一直移、迴轉、擺動型（球坐標式） | |
| 二直移、迴轉型（圓柱坐標式） | |
| 多自由度臂 | 二直移迴轉、擺動型（球坐標式） |
| 多關節式 | |
| 機身自由度 | 無自由度機身 | 立柱式 |
| 框架式 | |
| 一自由度機身 | 直移式 |
| 迴轉式 | |
| 二自由度機身 | 直移迴轉式 |
| 三自由度機身 | 直移、迴轉、擺動式 |
| 行走機構自由度 | 一自由度行走機構 | 直移型 |
| 二自由度行走機構 | 二直移型 |
| 多自由度行走機構 | 多關節式行走機構 |
| 一自由度關部 | 移動型 |
| 關部自由度 | 擺動型 |
| 二自由度頭部 | 迴轉擺動型 |
自由度是指機械手各運動部件在三維空間坐標軸上所具有的獨立運動數。
1、一個自由度
（1）一個直線運動，構成直線。
（2）一個旋轉運動，構成曲線。
2、兩個自由度
（1）兩個直線運動，構成平面。
（2）一個直線運動加一個在直線運動所在平面內的旋轉運動，構成平面。
（3）一個直線運動加一個不在直線運動所在平面內的旋轉運動，構成圓柱曲面。
3、三個自由度
（1）三個直線運動，構成立方體。
（2）兩個直線運動和一個旋轉運動，構成圓柱體。
（3）一個直線運動和兩個旋轉運動構成球體。
（4）三個旋轉運動，構成球體。
要達到空間任意一點，原則上需要3個運動軸，而把一件工具送到相對於工件的一定位置時又需要3個運動軸。因此，一台通用機械手能夠達到空間的任意點，並將工具送到相對於工件的任意位置，最低限度需要6個運動軸。其中位置自由度3個，姿勢自由度3個。
