激光焊接機器人主要由三維機械手臂和激光焊接設備組成，激光焊接設備部分又可分為焊接裝備和操作機柜兩部分，焊接裝備由送絲機、焊接電源、焊槍部分組成，操作機柜由操作控制臺和冷水機組等硬件組成。

激光焊接機器人的機械結構主要分兩種形式：一種為平行四邊形結構，一種為側置式(擺式)結構。

平行四邊形機器人其上臂通過一根拉桿驅動。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊，故而得名。早期開發的平行四邊形機器人工作空間比較小(局限于機器人的前部)，難以倒掛工作。目前開發的新型平行四邊形機器人(平行機器人)，已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部，又沒有測置式機器人的剛度問題，從而得到普遍的重視。這種結構不僅適合于輕型也適合于重型機器人。近年來點焊用機器人大多選用平行四邊形結構形式的機器人。

擺式(側置式)結構的主要優點是上、下臂的活動范圍大，使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。因此，這種機器人可倒掛在機架上工作，以節省占地面積，方便地面物件的流動。不過這種側置式機器人2、3軸為懸臂結構，降低了機器人的剛度，一般適用于負載較小的機器人，用于電弧焊、切割或噴涂。

上述兩種機器人各個軸都是作回轉運動，機器人采用伺服電機通過擺線針輪減速器及諧波減速器驅動。

焊接機器人的臂和腕是基本動作部分。任何一種設計的機器人臂部都有三個自由度，以保證臂的端部能夠到達其工作范圍內的任何一點。腕部的三個自由度是繞空間相互垂直的三個坐標軸X、Y、Z的回轉運動，通常稱其為滾轉、俯仰和偏轉運動。

隨著數控及機器人技術、電子技術、計算機技術的發展，自動焊接機器人從用于生產以來，其技術已日益成熟，焊接機器人的優點是提高勞動生產率，降低對工人操作技術的要求。同時，穩定并提高焊接質量，能將焊接質量以數值的形式反映出來，縮短了產品改型換代的準備周期，減少了相應的投資成本。改善工人勞動強度，機器人還可在有害環境下工作。