手臂是工業機器人的主要執行部分，工業機器人的手臂通常具有2-3個自由度，即伸縮，轉動，俯仰或抬起。專用機械手的手臂通常具有1-2個自由度，即伸縮，轉動或移動。臂的總重量相對較大，并且力通常更復雜。在移動時，它直接承受手腕，手和工件（或工具）的靜態和動態載荷。特別是在高速移動時，會產生很大的慣性力（或慣性矩），從而造成沖擊并影響定位精度。臂的活動部分的重量直接影響臂結構的剛度和強度。專用機械手的手臂通常直接安裝在主機上，工業機器人的手臂通常與控制系統和驅動系統一起安裝在機身（即底座）上。機身可以固定或行走，可以沿著地面或軌道移動。
手臂的結構必須根據機器人的運動形式，抓握重量，運動自由度，運動精度和其他因素來確定。同時，設計必須考慮諸如手臂的力，油（氣）缸和導向裝置的布置以及內部管路和手腕的連接形式等因素。因此，設計手臂時通常應注意以下要求。
1、剛性應大。為了防止手臂在運動過程中過度變形，應該合理選擇手臂的橫截面形狀。工形截面的彎曲剛度通常大于圓形截面的彎曲剛度，并且中空管的彎曲剛度和扭轉剛度遠大于實心軸的彎曲剛度和扭轉剛度。因此，鋼管通常用作臂桿和導桿，工字鋼和槽鋼用作支撐板。
2、良好的指導。為了防止在手臂直線運動時手臂沿運動軸旋轉，有必要設置導向裝置，或者設計成正方形或花鍵形的手臂。
3、分重力矩應較小。所謂的部分重力力矩是指臂的重量支撐旋轉軸而產生的靜態力矩。為了提高機器人的速度，需要盡可能地減小臂的移動部分的重量，以減小偏置力矩和整個臂相對于旋轉軸的慣性矩。
4、運動平穩，定位精度高。由于臂的移動速度越高，重量越重，由慣性力引起的定位前的沖擊越大，因此該運動既不穩定又定位精度不高。因此，臂的活動部分的重量應最小化以使結構緊湊和輕便。同時，應采取某種形式的緩沖措施。
