机器人天轨桁架主要是由全体固定底座、动力组织、动力传递组织、导向组织、机器人装置滑台、防护组织、限位组织及其行走附件等构成，地轨系统与“模架”的信号接口及系统接口全部都是选用数字信号传输，然后互相之间的稳定性及牢靠性。
机器人天轨桁架的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，机器人天轨桁架有可能达到很高的位置精度(μm级)。为了实现一定的运动空间，机器人天轨桁架的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。
机器人天轨桁架机械手臂沿X轴运动到工件取料位置的上方后停止，然后Z轴向下运动使张开的手爪刚好能抓住工件，闭合手抓住工件后，使Z轴再向上运动到高度，再沿X轴方向运动到工作台卡盘正上方、Z轴向下运动把工件装入到卡盘或工装内、卡盘夹紧、Z轴上升到超出机床防护罩上方、X轴再运动到等待位置等待机床完成工件的加工。