זרוע רובוטית (Robotic Arm) היא מנגנון מפרקים ניתן-לתכנות, בעל תפקוד דומה לזרוע אנושית, שבקצהו מותקן כלי-עבודה או תפסן לאחיזת עצמים. הזרוע בנויה מחוליות המחוברות במפרקים, שכל אחד מהם מאפשר סיבוב או הזזה קווית — יחד הם יוצרים שרשרת קינמטית. כל מפרק מונע בידי אקטואטור משלו. מספר המפרקים העצמאיים נקרא "דרגות חופש", ונדרשות לפחות שש כדי להביא כלי לכל מיקום ולכל זווית במרחב התלת-ממדי.
קצה השרשרת נקרא מפעיל-קצה (End Effector) והוא מקביל לכף-היד. שם מותקן מה שהמשימה דורשת: תפסן דו-לסתי, כוס-ואקום להרמת קרטונים, אקדח-ריתוך או מזרק-צבע. בחירת מפעיל-הקצה היא לעיתים ההחלטה ההנדסית הקשה יותר, משום שאחיזה של עצם רך, חלקלק או שביר נותרה בעיה פתוחה למדי — זרוע שמרימה גוש מתכת בדיוק מוחלט עלולה למעוך אפרסק. לכן נפוץ שאותה זרוע עצמה מחליפה מפעילי-קצה לפי המשימה שלפניה.
זרועות ממוינות לפי מבנה המפרקים: זרוע מפרקית עם שלושה מפרקי-סיבוב לפחות, המשמשת להרכבה, ריתוך וצביעה; זרוע SCARA לפעולות הרכבה מהירות במישור; זרוע קרטזית הנעה על שלושה צירים ישרים; וזרועות מקביליות, שבהן כמה שרשראות פועלות יחד על אותה פלטה. תקן ISO 8373 מגדיר רובוט תעשייתי כמכונה אוטומטית ניתנת-לתכנות, בעלת תנועה בשלושה צירים או יותר. מדד מרכזי לאיכותה אינו הדיוק המוחלט אלא החזירוּת — היכולת להגיע שוב ושוב בדיוק לאותה נקודה; את שניהם מודדים לפי תקן ייעודי, ISO 9283.
התעשייה סביבן ותיקה ומבוססת. חברת KUKA הגרמנית הציגה ב-1973 את FAMULUS, זרוע חשמלית ראשונה בעלת שישה צירים; היפנית FANUC, שנוסדה ב-1972, שילחה עד 2023 יותר ממיליון רובוטים; היפנית Yaskawa הציגה ב-1977 את Motoman-L10, ועד 2021 נמכרו יותר מחצי מיליון רובוטים מאותה סדרה. לפי הפדרציה הבינלאומית לרובוטיקה (International Federation of Robotics), בסוף 2024 פעלו בעולם כ-4.66 מיליון רובוטים תעשייתיים — רובם המכריע זרועות מסוג זה.