操作臂可以看出由一系列剛體通過關節連接而成的一個運動鏈，我們將這些剛體稱為連桿。通過關節將兩個相鄰的連桿連接起來。當兩個剛體之間的相對運動是兩個平面之間的相對滑動時，連接相鄰兩個剛體的運動副稱為低副。
在進行操作臂的結構設計時，通常優先選擇僅具有一個自由度的關節作為連桿的連接方式。大部分操作中包括轉動關節或移動關節。在極少數情況下，采用具有n個自由度的關節，這種關節可以看出是用n個單自由度的關節與n-1個長度為0的連桿連接而成的。因此，不失一般性，這里僅對只含單自由度關節的操作臂進行研究。
操作臂的固定基座往后開始編號，固定基座可稱為連桿0.第一個可動連桿為連桿1，以此類推，操作臂最末端的連桿為連桿n。
關節軸i可用空間的一條直線，即用一個矢量來表示，連桿i繞關節軸i相對於連桿i-1轉動。由此可知，在描述連桿的運動時，一個連桿的運動可用兩個參數描述，這兩個參數定義了空間兩個關節軸之間的相對位置。
連桿長度a(i-1): 關節軸i-1和關節軸i之間公垂線的長度為a(i-1)。該參數用於描述兩個軸之間的距離。
連桿角度α(i-1):假設作一個平面，並使該平面與兩關節軸之間的公垂線垂直，然后把關節軸i-1和關節軸i投影到該平面上，在平面內軸i-1按照右手法則繞α(i-1)轉向軸i，測量兩軸線之間的夾角，用轉角α(i-1)定義連桿i-1的扭轉角。如上圖中的α(i-1)。
相鄰兩個連桿之間有一個公共的關節軸。沿兩個相鄰連桿公共軸線方向的距離可以用一個參數描述，該參數稱為連桿偏距。在關節軸i上的連桿偏距記為di。用另一個參數描述兩相鄰連桿繞公共軸線旋轉的夾角，該參數稱為關節角，記為θi。
連桿偏距d(i):從公垂線a(i-1)與關節軸i的交點到公垂線a(i)與關節軸i的交點的有向距離。關節可移動時，連桿偏距d(i)為變量。
關節角θ(i):公垂線a(i-1)的延長線和a(i)之間繞關節軸i旋轉所形成的夾角。當關節為轉動關節時，關節角θ(i)為變量。
以上的四個參數可以描述一個機器人連桿。這種用連桿參數描述機構運動關系的規則稱為Denavit-Hartenberg參數。
這四個參數組成的表格稱為DH table(表)。
平面三連桿機械臂/3R機構
平面三連桿機械臂/3R機構的DH table為
平面三連桿操作臂的連桿參數表
在連桿上附加坐標系，並經過坐標系的變換就可以推導出機械臂的正向運動學。
其它博文鏈接匯總：機械臂1----機械臂構型
機械臂2---機械臂的驅動方式
機械臂3-理論
機械臂4---剛體的描述
機械臂5---機械臂連桿及連桿鏈