机器人通过结合先进的机械设计、实时反馈系统和高分辨率成像技术，在精细操作（如外科手术）中实现精确度。这些组件协同工作，最大限度地减少人为错误并增强控制能力。例如，像达芬奇手术系统这样的外科手术机器人使用带有微型仪器的铰接臂，这些仪器可以旋转 360 度，从而使外科医生能够在狭窄的空间内进行复杂的操作。机械部件经过精心设计，可最大限度地减少反冲（运动部件之间的间隙）和高刚性，从而确保运动精确稳定。这种机械精度对于在亚毫米级结构（如血管或神经）上进行手术至关重要。
控制系统在保持精度方面起着核心作用。 机器人使用算法将外科医生的手部运动转换为更小、缩小的运动，这些算法可以过滤掉颤抖或意外运动。 力传感器提供触觉反馈，使系统能够实时调整压力——例如，防止机器人抓手压碎脆弱的组织。 此外，闭环反馈系统不断地将机器人的位置与预定义的目标（例如来自术前扫描的肿瘤位置）进行比较并纠正偏差。 在神经外科手术中，像 ROSA Brain System 这样的机器人使用光学跟踪摄像头来监控工具相对于患者身体的位置，以每秒数百次的速度更新运动，以保持在正确的路线上。
成像和导航技术进一步提高了精度。 术前 3D 扫描（CT、MRI）被集成到机器人系统中，以创建手术区域的详细地图。 在骨科手术中，像 Mazor X 这样的机器人使用这些地图将骨骼切割工具对准到毫米级的精度。 实时成像（例如术中荧光透视或超声）允许在手术过程中进行调整。 例如，在前列腺手术中，机器人将 MRI 数据与实时内窥镜摄像头馈送结合起来，以区分癌组织和健康组织。 静态和动态数据的这种融合确保工具在需要的地方精确操作，从而减少附带损害。 总之，这些技术层（机械稳定性、算法控制和成像）使机器人能够执行超出人类身体极限的任务。