不同的材质具有不同的物理特性和外观效果，直接影响着机器人的外观和性能。金属材质如铝合金、不锈钢等，具有强度高、耐磨性好、质感强等优点，常用于工业机器人和对强度要求较高的机器人，能展现出坚固、耐用的形象。塑料材质则具有成本低、可塑性强、重量轻等特点，适合制作一些消费级机器人，如家用清洁机器人、教育机器人等，可以实现丰富多样的造型。此外，还有一些新型材料如碳纤维、硅胶等，也在机器人设计中得到应用。碳纤维具有高强度、低密度的特性，常用于高端机器人的结构件；硅胶则常用于制作机器人的皮肤、柔性部件等，增加机器人的触感和灵活性。
情感化设计旨在通过机器人的外观设计引发用户的情感共鸣，让用户对机器人产生情感依赖。例如，一些陪伴机器人的外观设计会借鉴宠物的形象，如大眼睛、毛茸茸的身体等，这些可爱的元素能够激发用户的关爱之情，让用户将机器人视为亲密的伙伴。情感化设计还可以通过机器人的表情、动作等非语言方式来实现。例如，机器人可以通过头部的转动、眼睛的眨动等动作来表达不同的情绪，与用户进行更自然的情感交流。在设计过程中，要深入了解用户的情感需求和心理特点，运用合适的设计元素和交互方式，实现机器人与用户之间的情感连接。
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。
移动机器人需要具备在不同环境中移动的能力，其结构设计与固定机器人有很大的区别。移动机器人的底盘结构是设计的关键，常见的底盘结构有轮式、履带式和足式等。轮式底盘具有运动速度快、效率高、结构简单等优点，适用于平坦路面的移动，如室内服务机器人和物流搬运机器人。履带式底盘则具有良好的通过性和稳定性，能适应复杂地形，如野外探险机器人和工程抢险机器人。足式底盘模仿动物的行走方式，具有更好的灵活性和适应性，可在崎岖不平的地面行走，但控制难度较大，目前主要应用于科研和特种领域。此外，移动机器人还需要配备合适的驱动系统、转向系统和悬挂系统，以确保其在移动过程中的稳定性和可靠性。