機器人操作機是焊接機器人系統的執行機構。它與一般的工業機器人組成相同，是由驅動器、傳動機構、機器人臂、關節以及內部傳感器（編碼盤）等組成。它的任務是精確地保證末端執行器的位姿、速度等運動要求。

執行機構是機器人完成工作任務的機械實體。一般為“機械臂+末端執行器”。在焊接操作中，末端執行器為焊槍或焊鉗，用于完成焊接作業。

機器人的驅動器可以是電機（如步進電機、伺服電機）、氣缸、液壓缸和新型驅動器。而傳動機構可以是諧波傳動、螺旋傳動、鏈傳動、帶傳動、繩傳動、各種齒輪傳動及液力傳動等。

由于具有6個旋轉關節的鉸接開鏈式機器人操作機從運動學上已被證明能以最小的結構尺寸為代價獲取**的運動空間，并且能以較高的位置精度和**的路徑到達指定位置，因而這種類型的機器人操作機在焊接領域得到廣泛的運用。

21世紀初，陸續有一些機器人廠家針對焊接用途，對機器人本體進行了改進，使之更適應焊接需求。比較有代表性的改進包括焊槍電纜內置、增加自由度數量等。

（1）焊槍電纜內置：是將第四軸和第六軸設計成空心結構，將焊槍電纜布置于其中，送絲機安裝在第四軸的后方。電纜內置后，消除了焊槍電纜與工件和周邊設備的干涉；焊槍能夠360°旋轉，更加容易實現工件內部的焊接、連續焊接和圓周焊接等；同時，送絲穩定性提高，焊接質量得到保障。

（2）自由度焊接機器人：為了進一步增加機器人的靈活性，出現了7自由度焊接機器人，使結構更加緊湊、動作干涉區間大幅度減小，可以在狹小空間內自由靈活地動作。機器人能夠進行各種干涉的避障，在復雜工作環境下有效作業。