仿生外觀設計是模仿自然界生物的形態、結構和功能來設計機器人，使機器人能夠更好地適應特定的環境或完成特定的任務。例如模仿鳥類的撲翼飛行器，通過模仿鳥類翅膀的運動方式，實現更的飛行；模仿魚類的水下機器人，其身體形狀和游動方式都與魚類相似，能在水中靈活穿梭。仿生設計不僅能提高機器人的性能，還能為設計帶來獨特的美感。在進行仿生設計時，需要深入研究生物的生理特征和行為模式，將其轉化為機器人的設計元素，同時還要考慮到工程實現的可行性和成本效益。
機器人的外觀設計是品牌形象的重要載體，它能夠傳達品牌的價值觀、理念和個性。品牌形象還可以通過機器人的標志、標識語等元素與外觀設計相結合，強化品牌的識別度。
醫療機器人的外觀設計要注重營造出專業、、舒適的感覺。在顏色選擇上，通常以白色、淺藍色等冷色調為主，這些顏色給人一種干凈、衛生的印象。醫療機器人的外觀造型要簡潔流暢，避免過于復雜的結構，便于清潔和，防止滋生。同時，機器人的操作界面要設計得簡潔易懂，方便醫護人員快速操作。在一些與患者直接接觸的醫療機器人設計中，還要考慮患者的心理感受，采用柔軟的材質和溫和的造型，減少患者的恐懼和緊張情緒。例如，一些康復機器人的手臂部分會采用柔軟的硅膠材料，與患者皮膚接觸時更加舒適。
在機器人結構設計過程中，需要對結構進行優化，以提高機器人的性能和降低成本。結構優化設計主要包括拓撲優化、形狀優化和尺寸優化等。拓撲優化是在給定的設計空間、載荷工況和約束條件下，尋求材料在結構中的分布形式，以達到提高結構性能、減輕重量的目的。例如，通過拓撲優化可以設計出更加合理的機器人機身結構，在保證強度和剛度的前提下，減輕機身重量，降低能耗。形狀優化是對結構的外形進行優化，以改善結構的力學性能和外觀。尺寸優化則是對結構的尺寸參數進行優化，如桿件的長度、截面尺寸等，以滿足強度、剛度和穩定性等要求，同時降低成本。在進行結構優化設計時，通常需要借助計算機輔助工程（CAE）軟件，如有限元分析軟件，對結構進行模擬分析和優化計算。
