Stupeň voľnosti (angl. degree of freedom – DOF) je výraz používaný v robotike pre označenie pohyblivosti. Aby teleso bolo plne pohyblivé (aj keď len v obmedzenom rozsahu) musí mať šesť stupňov voľnosti. Tri z nich pripadajú na posun a tri na rotáciu:

1. Posun v osi x,
2. posun v osi y,
3. posun v osi z,
4. rotácia v osi x,
5. rotácia v osi y,
6. rotácia v osi z.

Pre lepšie pochopenie si ukážeme príklad na kĺboch človeka. V lakti dokáže človek vykonať iba jeden druh pohybu, dokáže v ňom otočiť predlaktím v jednej ose. Preto má lakeť človeka jeden stupeň voľnosti. To isté sa týka hánkov prstov, kde je takisto možný iba jediný pohyb a teda majú jediný stupeň voľnosti. V krku človeka je však možné vykonať pohyby dva, je možné otáčať hlavou doľava a doprava a zdvíhať ju a skláňať. Preto má krk dva stupne voľnosti.