一旦操作臂的自由度数确定之后，必须合理布置各个关节来实现这些自由度。对于串联的运动连杆，关节数目等于要求的自由度数目。大多数操作臂的设计是由最后n-3个关节确定末端执行器的姿态，且它们的轴相较于腕关节原点，而前面3个关节确定腕关节原点的位置。采用这种方法设计的操作臂，可以认为是由定位结构及其后部串联的定向结构或手腕组成的。

      关节1到关节3都是移动副，且相互垂直，分别对应于笛卡尔坐标系的X,Y,Z三轴。这类构型的逆运动学解是很简单的。

   笛卡尔操作臂的另一个优点是前面的三个关节是解耦的,从而使其设计简单化，并且避免了前三个关节出现运动学奇异点。

       铰接型操作臂，有时候被称为关节型，轴型或者拟人操作臂。这种类型的操作臂通常由两个“肩”关节。一个肘关节。以及2个或者3个位于操作臂末端的腕关节组成。

         铰接型机器人减少了操作臂在工作空间中的干涉，使操作臂能够到达指定的空间位置。它们的整体结构比笛卡尔操作臂小，可应用于工作空间较小的场合，成本较低。

     SCARA构型有三个平行的旋转关节，使机器人能在一个平面内移动和定向，第四个移动关节可以使末端执行器垂直于该平面。这种结构的主要优点是前三个关节不必支撑操作臂或负载的任何重量。另外，便于在连杆0中固定前两个关节的驱动器。因此，驱动器可以做得很大，从而可使机器人快速运动。

   球面构型如下图。 与铰接型操作臂有很多相似之处，但是用移动关节代替了肘关节。这种设计在某些场合比铰接型操作臂更加适用。移动连杆可以伸缩，缩回时，甚至可以从后面伸出。

    圆柱面坐标型操作臂由一个使手臂竖直运动的移动关节和一个带有竖直轴的旋转关节组成，另一个移动关节与旋转关节的轴正交，还有一个某种形式的腕关节。