自动化机器人维修一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。执行机构即机器人维修本体，其一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人维修的自由度数。
根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人维修执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人维修本体的有关部位分别称为基座、腰部、、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人维修）等。
驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信，借助于动力元件使机器人维修进行动作。它输入的是电信，输出的是线、角位移量。机器人维修使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。
检测装置是实时检测机器人维修的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行，以保证机器人维修的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人维修各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信送至控制器，形成闭环控制。
一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人维修的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人维修的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人维修具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外。
另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人维修的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人维修的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。