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。
机器人的外观设计是品牌形象的重要载体，它能够传达品牌的价值观、理念和个性。品牌形象还可以通过机器人的标志、标识语等元素与外观设计相结合，强化品牌的识别度。
医疗机器人的外观设计要注重营造出专业、、舒适的感觉。在颜色选择上，通常以白色、浅蓝色等冷色调为主，这些颜色给人一种干净、卫生的印象。医疗机器人的外观造型要简洁流畅，避免过于复杂的结构，便于清洁和，防止滋生。同时，机器人的操作界面要设计得简洁易懂，方便医护人员快速操作。在一些与患者直接接触的医疗机器人设计中，还要考虑患者的心理感受，采用柔软的材质和温和的造型，减少患者的恐惧和紧张情绪。例如，一些康复机器人的手臂部分会采用柔软的硅胶材料，与患者皮肤接触时更加舒适。
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。