หุ่นยนต์แบบอนุกรม (Serial manipulators)เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่พบได้บ่อยที่สุด โดยได้รับการออกแบบให้เป็นชุดของข้อต่อที่เชื่อมต่อกันด้วยมอเตอร์ ซึ่งยื่นออกมาจากฐานไปยังส่วนปลาย มักจะมี โครงสร้างแขน คล้ายมนุษย์ซึ่งประกอบด้วย "ไหล่" "ข้อศอก" และ "ข้อมือ"

หุ่นยนต์แบบอนุกรมมักมีข้อต่อหกข้อ เนื่องจากต้องใช้องศาอิสระอย่างน้อยหกองศาในการวางวัตถุที่ถูกควบคุมในตำแหน่งและทิศทางใดๆ ในพื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์

หนึ่งในแอปพลิเคชันยอดนิยมของหุ่นยนต์อนุกรมในอุตสาหกรรมปัจจุบันคือหุ่นยนต์ประกอบ แบบหยิบและวาง หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์ SCARAซึ่งมีองศาอิสระสี่องศา

โดยทั่วไปแล้ว หุ่นยนต์แบบอนุกรมประกอบด้วยข้อต่อแข็งจำนวนหนึ่งที่เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อ การพิจารณาถึงความเรียบง่ายในการผลิตและการควบคุมทำให้หุ่นยนต์มีเพียงข้อต่อแบบหมุนหรือ แบบเลื่อน และแกนข้อต่อที่ตั้งฉาก ขนาน และ/หรือตัดกัน (แทนที่จะเป็นแกนข้อต่อที่วางตามอำเภอใจ) Donald L. Pieperได้ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานจริงเป็นครั้งแรกในบริบทนี้^{[ 1 ]}ซึ่งเรียกว่าโครงสร้างจลนศาสตร์ 321 : จลนศาสตร์ผกผันของหุ่นยนต์แบบอนุกรมที่มีข้อต่อแบบหมุนหกข้อ และมีข้อต่อสามข้อที่ต่อเนื่องกันตัดกัน สามารถหาคำตอบได้ในรูปแบบปิด กล่าวคือ ในเชิงวิเคราะห์ ผลลัพธ์นี้มีอิทธิพลอย่างมากต่อการออกแบบหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ข้อดีหลักของหุ่นยนต์แบบอนุกรมคือพื้นที่ทำงาน ขนาดใหญ่ เมื่อเทียบกับขนาดของหุ่นยนต์และพื้นที่ที่ใช้ ส่วนข้อเสียหลักของหุ่นยนต์เหล่านี้คือ:

• ความแข็งแกร่งต่ำที่เป็นลักษณะเฉพาะของโครงสร้างจลศาสตร์แบบเปิด
• ข้อผิดพลาดจะสะสมและขยายใหญ่ขึ้นจากลิงก์หนึ่งไปยังอีกลิงก์หนึ่ง
• ข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาต้องแบกและเคลื่อนย้ายน้ำหนักมากของอุปกรณ์ควบคุมส่วนใหญ่ และ
• ภาระที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำที่พวกเขาสามารถควบคุมได้

ตำแหน่งและการวางแนวของปลายแขน หุ่นยนต์ ได้มาจากการกำหนดตำแหน่งข้อต่อโดยใช้แบบจำลองทางเรขาคณิตของแขนหุ่นยนต์ สำหรับหุ่นยนต์แบบอนุกรม การแปลงจากตำแหน่งข้อต่อไปสู่ท่าทางของปลายแขนนั้นง่าย แต่การแปลงกลับนั้นยากกว่า ดังนั้นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่จึงมีการออกแบบพิเศษที่ช่วยลดความซับซ้อนของการแปลงกลับ

พื้นที่การทำงานที่หุ่นยนต์สามารถเข้าถึงได้นั้น คือ ระนาบของเฟรมที่สามารถเข้าถึงได้ พื้นที่การทำงานที่คล่องแคล่วประกอบด้วยจุดต่างๆ ในพื้นที่การทำงานที่หุ่นยนต์สามารถเข้าถึงได้ ซึ่งหุ่นยนต์สามารถสร้างความเร็วที่ครอบคลุมพื้นที่สัมผัสทั้งหมด ณ จุดนั้น กล่าวคือ หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนย้ายวัตถุที่ถูกจับด้วยอิสระ 3 องศา และหมุนวัตถุด้วยอิสระในการหมุน 3 องศา ความสัมพันธ์ระหว่างพิกัดในพื้นที่ข้อต่อและพิกัดในพื้นที่คาร์ทีเซียนของวัตถุที่หุ่นยนต์จับอยู่นั้น โดยทั่วไปแล้วมีค่าหลายค่า กล่าวคือ แขนกลแบบอนุกรมสามารถเข้าถึงท่าทางเดียวกันได้หลายวิธี โดยแต่ละวิธีจะมีชุดพิกัดข้อต่อที่แตกต่างกัน ดังนั้น พื้นที่การทำงานที่หุ่นยนต์สามารถเข้าถึงได้จึงถูกแบ่งออกเป็นรูปแบบต่างๆ (เรียกอีกอย่างว่า โหมดการประกอบ) ซึ่งความสัมพันธ์ทางจลนศาสตร์จะเป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่งในระดับท้องถิ่น

จุดเอกฐานคือการกำหนดค่าของหุ่นยนต์แบบอนุกรมซึ่งพารามิเตอร์ข้อต่อไม่สามารถกำหนดตำแหน่งและทิศทางของปลายแขนได้อย่างสมบูรณ์อีกต่อไป จุดเอกฐานเกิดขึ้นในการกำหนดค่าเมื่อแกนข้อต่อเรียงตัวในลักษณะที่ลดความสามารถของแขนในการกำหนดตำแหน่งปลายแขน ตัวอย่างเช่น เมื่อหุ่นยนต์แบบอนุกรมยืดออกจนสุด จะอยู่ในสภาวะที่เรียกว่าจุดเอกฐานขอบเขต^{[ 2 ]}

ณ จุดเอกฐาน ปลายแขนกลจะสูญเสียองศาอิสระในการหมุนอย่างน้อยหนึ่งองศา (ทันทีนั้น ปลายแขนกลจะไม่สามารถเคลื่อนที่ในทิศทางเหล่านั้นได้) หุ่นยนต์อนุกรมที่มีข้อต่ออิสระน้อยกว่าหกข้อจะอยู่ในจุดเอกฐานเสมอในแง่ที่ว่ามันไม่สามารถครอบคลุมพื้นที่การหมุนหกมิติได้ สิ่งนี้มักเรียกว่าจุดเอกฐานทางสถาปัตยกรรม จุดเอกฐานมักไม่ใช่จุดที่แยกเดี่ยวในพื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์ แต่เป็นส่วนย่อยของแมนิโฟลด์

หุ่นยนต์แขนกลส่วนเกินมีองศาอิสระมากกว่าหกองศา ซึ่งหมายความว่ามีพารามิเตอร์ข้อต่อเพิ่มเติม^{[ 3 ]}ที่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าของหุ่นยนต์ได้ในขณะที่ยึดปลายแขนกลไว้ในตำแหน่งและทิศทางคงที่

หุ่นยนต์แขนกลแบบมีข้อต่อเกินความจำเป็นโดยทั่วไปจะมีข้อต่อเจ็ดข้อ เช่น สามข้อที่ไหล่ หนึ่งข้อที่ข้อศอก และสามข้อที่ข้อมือ หุ่นยนต์แขนกลนี้สามารถขยับข้อศอกไปรอบๆ เป็นวงกลมได้ ในขณะที่ยังคงรักษาระตำแหน่งและทิศทางเฉพาะของส่วนปลายแขนกลไว้

หุ่นยนต์งูมีองศาอิสระมากกว่าหกองศา และมักถูกเรียกว่าเป็นระบบที่มีส่วนเกินสูงมาก (hyper-redundant)

• เอบีบี โรโบติกส์
• เทคโนโลยีที่เชี่ยวชาญ
• โคเมา
• หุ่นยนต์เอปสัน
• FANUC Robotics
• คาวาซากิ โรโบติกส์
• คูกะ
• มิตซูบิชิ
• โมโตแมน
• สเตาบลี
• การออกแบบหุ่นยนต์
• หุ่นยนต์ยูนิเวอร์แซล

• หุ่นยนต์ขนาน
• จลนศาสตร์ของหุ่นยนต์