问天号实验舱随舱上行天宫空间站第二套空间机械臂，该臂自重约0.35吨，大致相当于天和核心舱机械臂的一半，可称之为“实验舱机械臂”。
实验舱机械臂也是一款七自由度空间机械臂，该臂由两根臂杆、七个活动关节、手眼相机、肘部相机、末端执行器等结构组成，展开长度约5米，也相当于天和机械臂展开长度的一半，它不具有大承载能力，承载力仅有3吨，约为天和机械臂承载力的八分之一，虽然力气小，但它的控制精度却远超天和机械臂，因此可以执行精细度更高的任务。
凭借优异的控制精度，实验舱机械臂可以直接夹取小型实验载荷，机械臂末端执行器不同于天和机械臂钢索-撞针式捕获机构，而是采用了容差式捕获机构，捕获机构有三根捕获手指，实验舱机械臂之于天宫空间站，就如同灵巧机械臂之于国际空间站，都是照料舱外载荷的首选机械臂。
除了照料舱外载荷，实验舱机械臂也有很多独具特色的能力，比如双臂级联组合。
双臂级联组合简单说，就是两部机械臂对接，实验舱机械臂与天和机械臂通过双臂组合转接件实现对接，该组件已于天宫空间站第三次出舱任务中安装在核心舱小柱段舱外。
两臂对接后可形成长度达15米级的超长机械臂，此时天和机械臂负责机械臂组合体的大范围转移，抵达目标区域后，再由实验舱机械臂进行精细操作，基于天和机械臂舱表爬行功能，组合臂可实现空间站外表面的全触达，还能进行货物的跨舱转移。
实验舱机械臂与天和机械臂之间可以利用各自的手眼相机进行互巡互检，此为“双臂协同”，可以提高机械臂在轨可靠性。实验舱机械臂也可支持航天员出舱转移、舱外设备巡检维护等多样化任务。