Die Freiheitsgrade (englisch Degrees of Freedom, DOF) eines mechanischen Systems sind die Anzahl unabhängiger Parameter, die seine Lage oder Konfiguration vollständig beschreiben. Ein starrer Körper im dreidimensionalen Raum besitzt maximal sechs Freiheitsgrade: drei translatorische (Bewegung entlang der x-, y- und z-Achse) und drei rotatorische (Drehung um diese Achsen, also Roll, Nick und Gier).
In der Robotik entspricht jeder Freiheitsgrad typischerweise einem unabhängig angesteuerten Gelenk, das eine lineare (Schubgelenk) oder drehende (Drehgelenk) Bewegung ermöglicht. Die Zahl der Freiheitsgrade bestimmt, wie flexibel ein Roboterarm Position und Orientierung seines Endeffektors einstellen kann.
Ein Industrieroboterarm hat üblicherweise sechs Freiheitsgrade, um jede Position und Ausrichtung im Raum erreichen zu können. Roboter mit mehr Freiheitsgraden als die Aufgabe erfordert, gelten als redundant und können Hindernissen ausweichen oder mehrere Wege zum selben Ziel wählen.