工作空间的大小是衡量机器人性能的重要指标。最常见的两类工作空间是可达工作空间与灵巧工作空间。可达工作空间是指机器人末端可以到达的所有位置点的集合，这类工作空间不考虑机器人末端的姿态。灵巧工作空间是指机器人末端可以从任何方向（以任何姿态）到达的位置点的集合，当机器人末端位于灵巧工作空间的点时，机器人末端可以绕通过点的所有直线轴线做整周转动。灵巧工作空间是可达工作空间的一部分，因此机器人的灵巧工作空间又称为机器人可达工作空间的一级子空间。而可达工作空间的其余部分称为可达工作空间的二级子空间。在二级子空间内机器人末端只能在一定的姿态范围内到达某一点，也就是说此时机器人的末端姿态是受限的。

机器人工作空间的概念最早由B.罗斯在1975年提出。而后，又严格定义了机器人的可达工作空间与灵巧工作空间，并成为了衡量机器人性能的重要指标。随着机器人应用越来越广泛，同时也伴随着并联机器人的发展和应用，仅仅只是可达工作空间与灵巧工作空间这两个指标并不能满足实际应用中对机器人工作空间的特定性能指标的描述，因此，又逐步引入了其他几种类型的工作空间。

固定姿态工作空间或平动工作空间。机器人末端可以以给定姿态到达的全部位置点集合。

包含姿态工作空间。机器人末端可以以给定姿态集内的某一姿态到达的全部位置点集合。从定义可以看到，可达工作空间是包含姿态工作空间的一个特例，其给定的姿态集为[0，2π]。

完全姿态空间。机器人末端可以以给定姿态集内的全部姿态到达的所有位置点的集合。从定义来看，灵巧工作空间是完全姿态空间的一个特例，其给定的姿态集为[0，2π]。

降维的完全姿态空间。机器人末端，针对一个姿态角子集，可以以给定姿态集内的全部姿态到达的所有位置点的集合，而姿态角子集外的姿态可以是任意值。该工作空间对于不需要全部利用机器人所有自由度的应用十分重要，例如将一个6自由度的机器人用作5轴机床应用，那么它的第6个自由度的姿态是不重要的。

由于机器人的结构越来越复杂，机器人工作空间的确定并不简单，主要有3种方法：

解析法。通过理论计来获得机器人工作空间边界的完整数学描述。此方法对于高自由度的机器人，尤其是并联机器人，很难得到其解析表达式，因此该方法只适用于简单机器人机构的工作空间分析。

几何法。对于串联机器人而言，可以通过考虑每个关节的约束，从而最终得到机器人末端的工作空间。对于并联机器人而言，首先考虑机器人每条支链获得支链的工作空间，而最终并联机器人末端的工作空间就是所有支链工作空间的交集。本方法的优点是快速，并且有利于与计算机的结合，得到直观的三维图；其缺点是难以将所有的约束都考虑进去，且得到的工作空间缺少完整的数学描述，从而不能直接用于轨迹规划等应用上。

离散法。对于串联机器人，考虑驱动关节范围、连杆干涉等约束，将驱动关节组成的关节空间离散为一系列的点，通过正向运动学计算机器人的所有位形，可以得到串联机器人的离散工作空间。对于并联机器人，由于通常其存在解析逆解，与串联机器人相反，通常将工作空间所在的空间离散为一系列的点，再通过机器人逆解以及其他约束以判定该点是否属于机器人工作空间，若属于，则保留；若不属于，则抛弃，这样就可以得到空间点的一个集合，即为并联机器人的离散工作空间。该方法适用性广，适用于所有机器人，其主要缺点是计算量大，计算精度取决于离散点的密度。