直角坐標機器人的核心部件是直線運動單元（簡稱直線導軌），它是由精製鋁型材、齒形帶、直線運動滑軌和伺服電機等組成，作為運動框架和載體的精製鋁型材，其截面形狀均採用有限元分析法進行優化設計，從而進一步保證了其機械強度和直線度，滑動導軌系統是由軸承光杠和運動滑塊組成，傳動機構可根據不同精度要求採用齒形帶、齒條或滾珠絲杠。
利用直線運動單元可以組合出各種多維機器人，按其結構形式有30多種二維和三維機器人，還可以在Z軸上加上一個到兩個旋轉軸，構成四維和五維機器人。多維機器人按特定的組合構成完成特定功能的機器人或機器人組合。碼垛機器人是最常見的一種，以形成多種標準形式的碼垛機器人。
