机器人需要在不同的环境中工作，因此其外观设计必须考虑到环境适应性。例如，在水下环境工作的机器人，其外观要具备良好的防水性能，采用密封的结构和防水材质，防止水进入机器人内部损坏电子元件。在高温环境下工作的机器人，要考虑散热问题，通过设计合理的散热结构和选用耐高温的材料，确保机器人能够正常运行。在野外环境中，机器人的外观要具备防沙尘、防碰撞等功能，采用坚固的外壳和防护装置。此外，机器人的外观颜色也可以根据环境进行选择，例如在雪地环境中，白色的外观可以使机器人更好地融入环境，避免被发现。
机器人的机械结构是其实现各种动作和功能的硬件基础，主要包括机身、手臂、关节和末端执行器等部分。机身作为机器人的支撑和承载部件，需要具备足够的强度和稳定性，常见的机身设计有框架式、立柱式和龙门式等。手臂是机器人实现空间运动的关键部件，多关节手臂能够实现复杂的运动轨迹，关节的设计直接影响手臂的灵活性和运动精度.
在机器人结构设计过程中，需要对结构进行优化，以提高机器人的性能和降低成本。结构优化设计主要包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。拓扑优化是在给定的设计空间、载荷工况和约束条件下，寻求材料在结构中的分布形式，以达到提高结构性能、减轻重量的目的。例如，通过拓扑优化可以设计出更加合理的机器人机身结构，在保证强度和刚度的前提下，减轻机身重量，降低能耗。形状优化是对结构的外形进行优化，以改善结构的力学性能和外观。尺寸优化则是对结构的尺寸参数进行优化，如杆件的长度、截面尺寸等，以满足强度、刚度和稳定性等要求，同时降低成本。在进行结构优化设计时，通常需要借助计算机辅助工程（CAE）软件，如有限元分析软件，对结构进行模拟分析和优化计算。
协作机器人强调与人类的协作，其结构设计需要满足、灵活和易用等要求。在方面，协作机器人通常采用柔软的外壳材料和低冲击力的结构设计，以减少对人类的伤害。同时，协作机器人的结构设计要便于操作和编程，一般采用直观的人机交互界面，让非专业人员也能轻松上手。此外，协作机器人还需要配备高精度的传感器，如力传感器、视觉传感器等，以便实时感知周围环境和人类的动作，实现、的协作。