1. 操作機整機設計原則
（1）小運動慣量原則 由于操作機運動部件多，運動狀態經常改變，必然產生沖擊和振動，采用小運動慣量原則，可增加操作機運動平穩性，提高操作機動力學特性。為此，在設計時應注意在滿足強度和剛度的前提下，盡量減小運動部件的質量，并注意運動部件對轉軸的質心配置。
（2）尺度規劃優化原則當設計要求滿足一定工作空間要求時，通過尺度優化以選定小的臂桿尺寸，這將有利于操作機剛度的提高，使運動慣量進一步降低。
（3）高強度材料選用原則 由于操作機從手腕、小臂、大臂到機座是依次作為負載起作用的，選用高強度材料以減輕零部件的質量是十分必要的。
（4）剛度設計的原則 操作機設計中，剛度是比強度更重要的問題，要使剛度，必須恰當地選擇桿件剖面形狀和尺寸，提高支承剛度和接觸剛度，合理地安排作用在臂桿上的力和力矩，盡量減少桿件的彎曲變形。
（5）可靠性原則 機器人操作機因機構復雜、環節較多，可靠性問題顯得尤為重要。一般來說，元器件的可靠性應高于部件的可靠性，而部件的可靠性應高于整機的可靠性。可以通過概率設計方法設計出可靠度滿足要求的零件或結構，也可以通過系統可靠性綜合方法評定操作機系統的可靠性。
（6）工藝性原則 機器人操作機是一種高精度、高集成度的自動機械系統，良好的加工和裝配工藝性是設計時要體現的重要原則之一。僅有合理的結構設計而無良好的工藝性，必然導致操作機性能的降低和成本的提高。
2．操作機的設計方法和步驟
（1）確定工作對象和工作任務 開始設計操作機之前，首先要確定工作對象、工作任務。
1）焊接任務：如果工作對象是一輛汽車或是一個復雜曲面的物體，工作任務是對其進行弧焊或點焊，則要求機器人的制造精度很高，弧焊任務對機器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩定性有很高的要求，點焊任務對機器人的位姿精度有很高的要求，兩種任務都要求機器人具備擺弧的功能，同時要能在狹小的空間內自由地運動，具備防碰撞功能，故機器人的自由度至少為六個。
2）噴漆任務：如果工作對象是一輛汽車或是一個復雜曲面的物體，工作任務是噴涂汽車的內部和車門或是復雜曲面物體的表面，則要求機器人手腕要靈活，能夠在狹小的空間內自由地運動，具備防碰撞功能；要求機器人能夠在長時間內連續穩定可靠地工作；同時要求機器人具備光滑的流線型外表面，漆、氣管線能從其橫臂和手腕內部通過，使機器人外表不易積漆積灰，不會污染已噴好的工作對象，且漆、氣管線也不易損壞；因噴漆機器人是在易燃易爆的工作環境中工作，故要具備防爆的功能。同時對機器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩定性也有較高的要求。機器人的自由度至少應為六個。
3）搬運任務：如果工作對象比較笨重，工作任務是定點搬運，定位精度要求高，則對機器人的承載能力和定位精度有高的要求。如果工作對象比較輕巧，工作任務也是定點搬運，但要求輕拿輕放，且定位精度要求高，則對機器人的速度穩定和定位精度有高的要求。
4）裝配任務：對機器人的速度穩定密和位姿精度有很高的要求。
有些機器人能完成多種工作任務，如MOTOMAN－SKI20系列機器人，既可以用于搬運也可以用于點焊，具有快速、精巧、強有力和性高的特點；另一種MOTOMAN－SK6／SK16系列機器人，可以完成弧焊、搬運、涂膠、噴釉和裝配多種任務，具有高速、精巧和可靠性高的特點。
設計新型機器人時，要充分考慮以上諸多因素，并應多參考國內外同類產品的先進機型，參考其設計參數，經過反復研究和比較，確定出所要機械部分的特點，定出設計方案。
