機器人焊接系統主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制櫃（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對於智能機器人還應有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
機器人焊接系統基本上都採用關節機器人，絕大部分有6個軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態的不同要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種形式：一種為平行四邊形結構，一種為側置式（擺式）結構，如圖2a、b所示。側置式（擺式）結構的主要優點是上、下臂的活動範圍大，使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。因此，這種機器人可倒挂在機架上工作，以節省佔地面積，方便地面物件的流動。但是這種側置式機器人，2、3軸為懸臂結構，降低機器人的剛度，一般適用於負載較小的機器人，用於電弧焊、切割或噴塗。平行四邊形機器人其上臂是通過一根拉杆驅動的。拉杆與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。新型平行四邊形機器人（平行機器人），已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部，又沒有測置式機器人的剛度問題，從而得到普遍的重視。這種結構不僅適合於輕型也適合於重型機器人。近年來點焊用機器人（負載100～150kg）大多選用平行四邊形結構形式的機器人。
機器人焊接系統可根據客戶車身零件進行弧焊、點焊、凸焊、螺柱焊、激光焊接、激光切割等多種工藝的分析和規劃。
