不同的材質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。金屬材質如鋁合金、不銹鋼等，具有強度高、耐磨性好、質感強等優點，常用于工業機器人和對強度要求較高的機器人，能展現出堅固、耐用的形象。塑料材質則具有成本低、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構件；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。
傳動結構的作用是將動力源的動力傳遞到機器人的各個運動部件，實現運動形式的轉換和運動的傳遞。常見的傳動方式有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動和絲桿傳動等。齒輪傳動具有傳動效率高、精度高、結構緊湊等優點，常用于機器人的關節傳動，能實現較大的傳動比和的運動控制。帶傳動則具有傳動平穩、噪聲小、能緩沖吸振等特點，常用于對運動平穩性要求較高的場合，如機器人的同步帶傳動，可實現電機與執行部件之間的遠距離傳動。鏈傳動適用于較大中心距、低速重載的場合，如一些大型搬運機器人的鏈條傳動。絲桿傳動則常用于將旋轉運動轉換為直線運動，具有精度高、傳動效率高的特點，常用于機器人的直線運動機構，如手臂的伸縮和升降。
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。
協作機器人強調與人類的協作，其結構設計需要滿足、靈活和易用等要求。在方面，協作機器人通常采用柔軟的外殼材料和低沖擊力的結構設計，以減少對人類的傷害。同時，協作機器人的結構設計要便于操作和編程，一般采用直觀的人機交互界面，讓非專業人員也能輕松上手。此外，協作機器人還需要配備高精度的傳感器，如力傳感器、視覺傳感器等，以便實時感知周圍環境和人類的動作，實現、的協作。
