يتكون نظام التشغيل الآلي من أجهزة قادرة على استقبال المدخلات (أجهزة الاستشعار، وواجهات الآلة البشرية، وما إلى ذلك)، ونظام الحوسبة (المعالج)، والمشغلات (المحركات) التي تؤدي العمل الفعلي. والجزء الأكثر أهمية من الثلاثة هو نظام الحوسبة أو التحكم. ويمكن تقسيمه إلى نوعين: التحكم في الحلقة المفتوحة والتحكم في الحلقة المغلقة (التغذية الراجعة).
التحكم في الحلقة المفتوحة هو نظام يرسل فيه المتحكم إشارات إلى المحرك للحصول على الاستجابة المطلوبة. يتم التحكم في الإشارات المرسلة فقط بواسطة البرنامج الذي يتم تغذيته في البداية إلى المتحكم. في أنظمة الحلقة المغلقة، تكون إشارات التغذية الراجعة متضمنة. يتم توليد إشارة التغذية الراجعة بواسطة مستشعر، والذي يقيس بشكل مباشر أو غير مباشر الاستجابة من المحرك. تتم معالجة إشارة التغذية الراجعة هذه بواسطة المتحكم لمقارنة الناتج الفعلي بالناتج المطلوب. ثم يقوم المتحكم بإجراء التعديلات اللازمة على الإشارة المرسلة إلى المحرك. تتكرر الدورة حتى يتم الحصول على الاستجابة الصحيحة.
يمكن أن يكون مكون الإدخال عبارة عن واجهة إنسان-آلة أو جهاز استشعار.
واجهة الآلة البشرية هي المكان الذي يتواصل فيه المشغل البشري مع وحدة التحكم. وهذا هو المكان الذي يتم فيه إدخال المتغيرات أو الأوامر لتعديل الناتج المطلوب.
تُستخدم المستشعرات لقياس الناتج باستخدام خصائص فيزيائية أو كهرومغناطيسية مختلفة (على سبيل المثال، الضغط، درجة الحرارة، المغناطيسية، الإشعاع، إلخ). يتم تحويل الخصائص الفيزيائية المقاسة إلى إشارات إلكترونية يمكن لوحدة التحكم قراءتها واستخدامها.
المحرك هو الجزء الذي ينتج الفعل. يتكون المحرك من محرك بالإضافة إلى مجموعة وصلات ووصلات. يوفر المحرك القوة أو عزم الدوران المطلوب لتحريك قضبان التوصيل المتصلة عبر المفاصل. يمكن اعتبار المحرك كهربائيًا أو هيدروليكيًا أو هوائيًا. المحركات الكهربائية هي محركات أو ملفات لولبية تحول الطاقة الكهربائية إلى خرج ميكانيكي. تعمل الأنظمة الهيدروليكية والهوائية باستخدام ضغط السوائل المضغوط ضد مكبس أو أسطوانة أو ريشة أو شفرة. يمكن أيضًا اعتبار هذه الأنظمة تعمل بالطاقة الكهربائية في أبسط مفاهيمها لأن السائل يتم التحكم فيه عن طريق فتح وإغلاق صمام الملف اللولبي.
يمكن أن تتحرك الروابط بالنسبة لبعضها البعض اعتمادًا على درجات الحرية المسموح بها بواسطة المفصل. تُعرَّف درجات الحرية بأنها الحركة المسموح بها للرابط في محور ثلاثي الأبعاد. هناك ست درجات حرية، ثلاث للحركة (للأعلى وللأسفل، ولليسار ولليمين، وللأمام وللخلف) وثلاث للدوران (الميلان والانحراف والانقلاب). من أجل التبسيط، تسمح معظم المفاصل بدرجة أو درجتين فقط من الحرية لأن إنشاء ذراع قابلة للحركة بشكل كبير أمر صعب ومكلف وغير عملي.