桁架机械手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。桁架式机械手通过工业控制器(如：PLC，运动控制，单片机等)实现。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，桁架式机器人有可能达到的位置精度(μm级)。
桁架机械手由结构框架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、工装夹具以及控制柜，六部分组成。抓取和传送机构抓取和传送机构又被形象的称之为手部和臂部，其中，抓取机构包括有手指和传力机构，在工作中起到对物件进行抓取和放置的作用。上下料机械手的传送机构则包含了手腕和手臂等结构，在实践当中可以用来改变物件的方位以及位置。
桁架机器人结构件由铝型材或方管，矩形管，槽钢，工字钢等结构组成，其作用是作为导向件、传动件等组件的安装底座，同时也是桁架式机械手负载的主要承担者。