Hitsausrobotit koostuvat pääasiassa kahdesta osasta: itse robotista ja hitsauslaitteistosta. Robotti käsittää robotin rungon ja ohjauskaapin (laitteisto ja ohjelmisto). Hitsauslaitteet, esimerkkinä kaarihitsaus ja pistehitsaus, koostuvat hitsausvirtalähteestä (mukaan lukien sen ohjausjärjestelmä), langansyöttölaitteesta (kaarihitsaukseen) ja hitsauspolttimesta (tai puristimesta). Älykkäissä roboteissa tulisi olla myös anturijärjestelmä, kuten laser- tai kameraanturit ja niiden ohjauslaitteet. Viime vuosina humanoidihitsausrobotteja on kehitetty uutena järjestelmäsuunnitteluna. Niiden ydin on "pikkuaivojen" liikkeenohjausjärjestelmän rakentaminen yhdistettynä bioniseen runkoon ja kolmeen osajärjestelmään: suoritus, havainto ja päätöksenteko{5}}ja hitsausosaaminen. Tavoitteena on parantaa hitsauksen tarkkuutta ja tehokkuutta sekä mukautua monimutkaisiin teollisiin skenaarioihin.
Maailmanlaajuisesti valmistetut hitsausrobotit ovat enimmäkseen nivelrobotteja, joista suurimmalla osalla on kuusi akselia. Akselit 1, 2 ja 3 voivat siirtää päätetehostimen eri tila-asemiin, kun taas akselit 4, 5 ja 6 vastaavat erilaisia työkalun asentovaatimuksia. Hitsausrobotin rungon mekaanisella rakenteella on pääasiassa kaksi muotoa: suunnikasrakenne ja sivulle{8}}asennettu (keinuva) rakenne. Sivulle{10}}asennetun (keinuvan) rakenteen tärkein etu on olkavarren ja alavarren suuri liikealue, jonka ansiosta robotin työtila voi olla melkein pallon kokoinen. Siksi tämän tyyppinen robotti voi työskennellä ylösalaisin rungossa, mikä säästää lattiatilaa ja helpottaa esineiden liikkumista maassa. Tämän tyyppisessä sivulle{13}}asennetussa robotissa on kuitenkin ulokerakenne 2. ja 3. akselille, mikä vähentää robotin jäykkyyttä. Se soveltuu yleensä robotteihin, joilla on pienempi kuorma ja joita käytetään kaarihitsaukseen, leikkaamiseen tai ruiskutukseen. Suunnikkarobotin olkavartta ohjataan vivulla. Vipu ja alavarsi muodostavat suunnikkaan kaksi puolta, mistä johtuu nimi. Varhaisissa suunnikkaroboteissa oli suhteellisen pienet työtilat (rajoitettu robotin etuosaan), mikä vaikeutti ylösalaisin{20}}käyttöä. Uudet 1980-luvun lopusta lähtien kehitetyt suunnikkarobotit (rinnakkaisrobotit) ovat kuitenkin laajentaneet työtilaa robotin yläosaan, taakse ja alaosaan ilman sivulle{23}}asennettujen robottien jäykkyysongelmia, mikä on saanut laajaa huomiota. Tämä rakenne sopii sekä kevyille että raskaille roboteille. Viime vuosina useimmat pistehitsausrobotit (kuormituskyky 100-150 kg) ovat omaksuneet suunnikkaan rakenteen.
Molemmat edellä kuvatut robottityypit sisältävät pyörivää liikettä kaikilla akseleilla, jolloin niissä käytetään servomoottoreita, joita ohjaavat sykloidiset väkipyörät (RV) supistimet (akselit 1-3) ja harmoniset supistimet (akselit 1-6). Ennen 1980-luvun puoliväliä sähkökäyttöiset robotit käyttivät DC-servomoottoreita, mutta 1980-luvun lopulta lähtien useat maat ovat siirtyneet käyttämään AC-servomoottoreita. Koska AC-moottorit ovat harjattomia ja niillä on erinomaiset dynaamiset ominaisuudet, uusilla roboteilla ei ole vain pienempiä onnettomuuksia, vaan myös huomattavasti pidempi huoltovapaa aika ja nopeampi kiihtyvyys/hidastus. Jotkut uudet kevyet robotit, joiden kantavuus on alle 16 kg, voivat saavuttaa työkalun keskipisteen (TCP) maksiminopeuden, joka on yli 3 m/s tarkalla sijoittelulla ja minimaalisella tärinällä. Samanaikaisesti robotin ohjauskaappi on päivitetty 32-bittiseksi mikrotietokoneeksi ja uusiin algoritmeihin, joiden avulla se voi automaattisesti optimoida polkunsa, mikä johtaa lentorataan, joka muistuttaa enemmän opetettua polkua.
