Serbestlik derecesi, bir robotun yapabileceği bağımsız hareketlerin sayısıdır. Yukarı ve aşağı kayan bir robot kolunun bir serbestlik derecesi vardır. Dönen bir taban eklenirse iki serbestlik derecesi olur. Eğilebilen ve dönebilen bir bilek eklenirse sayı artar. Her serbestlik derecesi bir eklem veya hareketli bir eksene karşılık gelir.

Uzayda, katı bir cismin altı serbestlik derecesi vardır: üç öteleme ve üç dönme. Bu altı serbestlik derecesinin tamamını kontrol edebilen bir robot, bir nesneyi erişim alanı içindeki herhangi bir yere konumlandırabilir ve yönlendirebilir. Altıdan az serbestlik derecesi varsa, bazı konumlar veya yönlendirmeler imkansızdır. Altıdan fazla serbestlik derecesi varsa, robot gereksiz hale gelir ki bu da engellerin etrafından dolaşmak için faydalı olabilir.

Yaygın robotlardaki serbestlik dereceleri

• SCARA robotu: dört serbestlik derecesi, hızlı montaj.
• Altı eksenli endüstriyel kol: altı derece, tam pozisyon kontrolü.
• İnsansı kol: yedi farklı açıda, tıpkı bir insan gibi yedekli.
• Delta robotu: üç derece açılı, yüksek hızlı alma ve yerleştirme robotu.
• Mobil robot: zeminde üç derece, bir manipülatör ile daha fazla hareket kabiliyeti.

Daha fazla serbestlik derecesi, daha fazla esneklik anlamına gelir, ancak aynı zamanda daha fazla karmaşıklık da demektir. Her eklem, ağırlık, maliyet ve kontrol zorlukları ekler. İstenen bir pozisyonu hangi eklem açılarının ürettiğini bulmak olan ters kinematik, eklem sayısı arttıkça zorlaşır. Yedekli robotlar birçok çözüm arasından seçim yapabilir. Bu esneklik, matematiğin bozulduğu ve robotun kontrolü kaybettiği konfigürasyonlar olan tekilliklerden kaçınmalarını sağlar. Serbestlik derecesi, bir robotun yapabilecekleri ve yapamayacakları konusunda derin sonuçları olan basit bir sayım gibidir.