בהתבסס על המבנה המכני ומאפייני התנועה שלהם, ניתן לסווג רובוטים תעשייתיים לשלוש קטגוריות: רובוטים טוריים, מקבילים והיברידיים-מקבילים. לסוגים שונים של רובוטים תעשייתיים יש מאפיינים ברורים מבחינת סביבת עבודה, שיטות תנועה ותרחישים ישימים.
מנגנונים טוריים הם מנגנוני שרשרת פתוחה המורכבים מחוליות ומפרקים המחוברים ברצף מהבסיס. רובוטים סדרתיים טיפוסיים כוללים רובוטים קואורדינטות ורובוטים מפרקים. רובוטי קואורדינטות מגדירים את מרחב העבודה שלהם באמצעות שילוב של צירים ליניאריים וסיבוביים, המתאימים לפעולות מדויקות לאורך נתיבים קבועים; בעוד שרובוטים מפרקים משיגים פעולות בטווח- גדול ומסלול מורכב באמצעות תנועה גמישה של מפרקים מרובים, מה שהופך אותם למתאימים יותר למשימות הדורשות גמישות גבוהה ודרגות חופש מרובות.
מנגנונים מקבילים הם מנגנוני לולאה סגורים- שבהם פלטפורמה נעה ופלטפורמה נייחת מחוברים על ידי לפחות שתי שרשראות קינמטיות עצמאיות ומונעות במקביל. רובוטים מקבילים טיפוסיים כוללים רובוטים של דלתא, רובוטים של סטיוארט וחמישה-רובוטי בר. לרובוטים מקבילים יש מבנה כולל מורכב יותר מרובוטים סדרתיים, כאשר רובוטי דלתא הם הנפוצים ביותר ביישומים תעשייתיים.
רובוטים טוריים-מקבילים היברידיים משלבים את היתרונות של רובוטים טוריים ומקבילים כאחד. הם משלבים באופן אורגני את טווח התנועה הרחב של מנגנונים טוריים עם הדיוק והקשיחות הגבוהים של מנגנונים מקבילים, משיגים גמישות גבוהה, דיוק גבוה ויכולת עומס גבוהה במרחב תלת-מימדי.
לסוגים מבניים שונים של רובוטים תעשייתיים יש מוקדים שונים בייצור תעשייתי. ביישומים מעשיים, הסוג המתאים נבחר בדרך כלל על סמך מאפייני המשימה, הפריסה המרחבית ודרישות התהליך כדי למקסם את יתרונות היעילות והיציבות של רובוטים תעשייתיים בייצור אוטומטי.
