不同的材質(zhì)具有不同的物理特性和外觀效果，直接影響著機器人的外觀和性能。金屬材質(zhì)如鋁合金、不銹鋼等，具有強度高、耐磨性好、質(zhì)感強等優(yōu)點，常用于工業(yè)機器人和對強度要求較高的機器人，能展現(xiàn)出堅固、耐用的形象。塑料材質(zhì)則具有成本低、可塑性強、重量輕等特點，適合制作一些消費級機器人，如家用清潔機器人、教育機器人等，可以實現(xiàn)豐富多樣的造型。此外，還有一些新型材料如碳纖維、硅膠等，也在機器人設計中得到應用。碳纖維具有高強度、低密度的特性，常用于高端機器人的結(jié)構(gòu)件；硅膠則常用于制作機器人的皮膚、柔性部件等，增加機器人的觸感和靈活性。
機器人需要在不同的環(huán)境中工作，因此其外觀設計必須考慮到環(huán)境適應性。例如，在水下環(huán)境工作的機器人，其外觀要具備良好的防水性能，采用密封的結(jié)構(gòu)和防水材質(zhì)，防止水進入機器人內(nèi)部損壞電子元件。在高溫環(huán)境下工作的機器人，要考慮散熱問題，通過設計合理的散熱結(jié)構(gòu)和選用耐高溫的材料，確保機器人能夠正常運行。在野外環(huán)境中，機器人的外觀要具備防沙塵、防碰撞等功能，采用堅固的外殼和防護裝置。此外，機器人的外觀顏色也可以根據(jù)環(huán)境進行選擇，例如在雪地環(huán)境中，白色的外觀可以使機器人更好地融入環(huán)境，避免被發(fā)現(xiàn)。
機器人具有感知、決策、執(zhí)行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險、繁重、復雜的工作，提高工作效率與質(zhì)量，服務人類生活，擴大或延伸人的活動及能力范圍。
在機器人結(jié)構(gòu)設計過程中，需要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以提高機器人的性能和降低成本。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計主要包括拓撲優(yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化等。拓撲優(yōu)化是在給定的設計空間、載荷工況和約束條件下，尋求材料在結(jié)構(gòu)中的分布形式，以達到提高結(jié)構(gòu)性能、減輕重量的目的。例如，通過拓撲優(yōu)化可以設計出更加合理的機器人機身結(jié)構(gòu)，在保證強度和剛度的前提下，減輕機身重量，降低能耗。形狀優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)的外形進行優(yōu)化，以改善結(jié)構(gòu)的力學性能和外觀。尺寸優(yōu)化則是對結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)進行優(yōu)化，如桿件的長度、截面尺寸等，以滿足強度、剛度和穩(wěn)定性等要求，同時降低成本。在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，通常需要借助計算機輔助工程（CAE）軟件，如有限元分析軟件，對結(jié)構(gòu)進行模擬分析和優(yōu)化計算。
