成功将激光束集成到机械手系统的关键在于激光束传递本身的特性。一种传统的方案是采用固态激光器同光纤耦合，然后使用机械手进行导引，使其到达要求的工作位置。

该方案的缺点在于低弯曲半径和光纤的内反射会限制其柔性和可靠性，从而带来机械损伤。

与之对比，CO2激光束通常有较高的光束质量、小的聚焦区域，以及在激光焦点附近的近高斯密度分布。因此，切割宽度很小（通常仅为0.1~0.3mm）。此外，CO2激光的投资和运行成本都低于固态激光器。由于CO2激光的工作波长为10.6m，因此不可能使用玻璃光纤来导引光束，却可采用导光镜片来完成。该方法已经在二维应用的三轴系统中得以成功使用，使用预先设置好的镜片将激光束反射形成光路。

过去，早期的机械手CO2激光系统的设计思路如下：在外部机械手内装有用于传递激光束的镜片，并使激光从激光器传递到激光头。该机械手本身被一只机械手导引（第6轴），从而降低了整个系统的自由运动。

另一项开发成果是设计出具有最大输出功率达2千瓦的激光系统，该系统中激光器被安装在机械手的轴向上，激光束通过特定的镜片被传向激光头。在这一概念当中，完整的激光源在整个运行中被扛在机械手上，其载荷约为250~300kg。这明显制约了运动性、精度和系统的动态性能，以及对高速下完成更复杂加工路线时的精度带来了负面影响。这同样对激光器及其系统的寿命和维护要求造成负面效应。