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。
传动结构的作用是将动力源的动力传递到机器人的各个运动部件，实现运动形式的转换和运动的传递。常见的传动方式有齿轮传动、带传动、链传动和丝杆传动等。齿轮传动具有传动效率高、精度高、结构紧凑等优点，常用于机器人的关节传动，能实现较大的传动比和的运动控制。带传动则具有传动平稳、噪声小、能缓冲吸振等特点，常用于对运动平稳性要求较高的场合，如机器人的同步带传动，可实现电机与执行部件之间的远距离传动。链传动适用于较大中心距、低速重载的场合，如一些大型搬运机器人的链条传动。丝杆传动则常用于将旋转运动转换为直线运动，具有精度高、传动效率高的特点，常用于机器人的直线运动机构，如手臂的伸缩和升降。
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。
协作机器人强调与人类的协作，其结构设计需要满足、灵活和易用等要求。在方面，协作机器人通常采用柔软的外壳材料和低冲击力的结构设计，以减少对人类的伤害。同时，协作机器人的结构设计要便于操作和编程，一般采用直观的人机交互界面，让非专业人员也能轻松上手。此外，协作机器人还需要配备高精度的传感器，如力传感器、视觉传感器等，以便实时感知周围环境和人类的动作，实现、的协作。