在车床上下料机械手臂的设计时，工程师都必须严格遵守设计原则，以确保车床上下料机械手在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行车床上下料机械手臂设计时，要遵循下述原则：
1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行;相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。
2.车床机械手的结构尺寸应满足车床机械手上下料动作的工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机床上下料机械手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。
3.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。
4.车床上下料机械手各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。
5.车床机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。
6.工业机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
数控车床专用的上下料机械手诞生了,完美地解决了用工荒和生产成本高的问题，数控车床机械手可以取代人工实现轴类零件在数控车床的卸料，上料，关门，启停等动作，工人只需定期检测是否缺料即可，原本要一人一机，改造后可以一人三机或者一人四机，减轻工厂的用工成本，降低了管理难度，提高了工厂的劳动生产率和现场形象，是未来企业转型的必然趋势。
数控车床机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。车床机械手结构紧凑且外形美观，速度快、噪音低、定位准确，可有效防止操作失误，可靠性高，系统抗性强，信号连接可选用快速接头，随插即用、拆卸方便，可实现多点取物与多点置放。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
