桁架式机械手被广泛应用于自动化生产线集成中，实现代替人工上下料，降低劳动力成本、提高生产效率和生产质量等功能。
桁架机械手多以主体、控制系统、驱动系统三大部分组成，根据机械手臂的结构形式可以将其分布在平面直角坐标系上，控制桁架机械手臂在坐标系上进行移动。在这个过程中，主要通过龙门式结构进行设计，将整体结构分为z轴竖梁、y轴横梁、半岛平台立柱、基座以及过度连接板几个部分。桁架机械手在z轴上的水平运动由伺服电动机进行控制，为了减轻自身质量，通常采用铝合金材质的导轨，以减少滑道摩擦力。
桁架机械手的主体部分，多为龙门式结构，主要由基座、十字滑座、过渡连接板、z向滑枕、y向横梁、立柱以及导轨等组成。交流伺服电动机借助蜗轮减速器来驱动齿轮与z向滑枕、y向横梁上固定的齿条进行滑动，从而实现在z向上的直线运动，并驱动z向滑枕、十字滑座等质量较轻的移动部件沿着导轨进行快速运动。滑枕多为铝合金拉制型材，横梁多为方钢型材，将齿条、导轨安装在横梁上，通过导轨与滚轮的接触，使得桁架机械手悬挂在横梁上。
对于桁架机械手来说，其控制核心主要通过各种工业控制器来得以实现，如单片机、运动控制或者是PLC等。借助控制器，对按钮、各种传感器等提供的输入信号进行分析处理，经过相应逻辑判断之后，对指示灯、电动驱动器或继电器等各种输出元件下达执行命令，使桁架机械手完成X轴、Y轴、Z轴的联合运动，从而实现一整套作业流程的全自动化。控制系统的有效运算，是实现桁架机械手高效运行的重要前提。
桁架机械手的各部分，均设有执行机构，可以是手指，也可以是手臂，主要负责确定物料的抓取角度、装夹物料。同时，也要具备驱动机构，来带动分结构的运动，目前桁架机械手的常见驱动方式主要包括电动式驱动、气动式驱动、液压式驱动等多种方式。