仿生外观设计是模仿自然界生物的形态、结构和功能来设计机器人，使机器人能够更好地适应特定的环境或完成特定的任务。例如模仿鸟类的扑翼飞行器，通过模仿鸟类翅膀的运动方式，实现更的飞行；模仿鱼类的水下机器人，其身体形状和游动方式都与鱼类相似，能在水中灵活穿梭。仿生设计不仅能提高机器人的性能，还能为设计带来独特的美感。在进行仿生设计时，需要深入研究生物的生理特征和行为模式，将其转化为机器人的设计元素，同时还要考虑到工程实现的可行性和成本效益。
可变形外观设计的机器人能够根据不同的场景和任务需求改变自身的形态，具有更强的适应性和多功能性。例如一些救援机器人，在狭窄的空间中可以变形为小巧的形态，便于穿梭；在开阔的场地则可以展开成更大的形态，提高工作效率。可变形设计需要巧妙地运用机械结构和传动装置，实现机器人形态的平稳转换。在外观设计上，要考虑到不同形态下机器人的稳定性和美观性，同时还要确保变形过程的流畅性和可靠性，避免出现卡顿或故障。
机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。
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。