精確直線機構
精確直線機構 的設計思想主要有兩種：一種是利用幾何中的反演變換，把連桿末端的圓弧路徑反演為直線，用機械反演器可以完成這一功能；另一種則是通過兩個不平行的連桿結構，把路徑限制在兩個平面的交線。
波塞利耶-利普金機械
直線機構波塞利耶-利普金機械(Peaucellier–Lipkin linkage) 由法國軍官查理·尼古拉·波賽利耶(Charles-Nicolas Peaucellier(1832–1913))和約姆·托伍·李普曼·利普金(Yom Tov Lipman Lipkin(1846–1876))於1864年發明。這種機械的設計思想是基於機械反演器把圓弧反演為直線。
這種機械結構的優點是可以實現嚴格的線段約束，工作原理簡單，可以實現直線運動和圓弧運動的正切轉換。缺點是占空比較大，活動範圍受到桿長的限制而比較小，需要的連桿和鉸結構比較多(一共有7條連桿和6個鉸結)，因而結構比較複雜，引起可靠性不足。另外，如果有使連桿離開所活動的平面的力，將會使機械結構成為瞬變體系，導致結構強度不符合要求。
薩魯斯機械
直線機構薩魯斯機械(Sarrus linkage) 由法國斯特拉斯堡大學教授比埃爾·費雷德里克·薩魯斯(Pierre Frédéric Sarrus(1798.3.10-1861.11.20))於1853年發明。這種機械的設計思想是，讓兩組垂直的連桿結構互相約束，使得連桿的共公末端在一平面內活動。
這種機械結構的優點是可以承受任意方向的干擾力而不至於結構受到破壞，因而非常堅固。還可以通過增加連桿結構提高強度，節約空間，活動範圍大。缺點是僅僅是一個直線約束，不能實現直線運動和圓弧運動的轉換。
相比滑桿和導槽，薩魯斯機模的滑動摩擦損耗小，因而這是最實用的一種直線機構。
近似直線機構
儘管精確直線機構可以替代滑桿和導槽，但在套用中，有需要一段是直線，另一段是曲線的結構。例如用腳行走的機械在著地時要沿著直線，返回時抬腳又需要走曲線。這樣的機械很難讓直線段嚴格為直線。但可以做成近似程度非常高的直線，誤差小於千分之一。
霍肯機械
直線機構霍肯機械(Hoeckens Linkage) 由卡爾·霍肯(Karl Hoecken(1874-1962))發明，是一種由四條連桿構成的機械結構。連桿的末端在半個周期內走直線，另外半個周期走特殊的弧線。在走直線的半個周期內末端的速度近似恆定。
這是一種非常適用於設計用腳走路的運載工具的機械結構。由於用腳走路踩到地面的範圍遠少於輪子，而且腳的末端可以設定較大的面積的墊子以減小對地面的壓強，平衡路面的高低不平，因而行走於不平坦的路面的運載工具更適合用腳代替輪子。可以猜測古代的木牛流馬用了類似的直線機械。
套用價值
在撲翼機，機器魚等設計中，相比簡單的曲軸和連桿結構，直線機構可以實現由轉到到平動的嚴格轉化，因而在提高效率方面有著更大的優勢和套用價值。
