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。
模块化外观设计是将机器人的身体结构分解为多个独立的模块，这些模块可以根据不同的任务需求进行组合和更换。这种设计方式提高了机器人的灵活性和通用性，降低了研发和维护成本。
机器人需要在不同的环境中工作，因此其外观设计必须考虑到环境适应性。例如，在水下环境工作的机器人，其外观要具备良好的防水性能，采用密封的结构和防水材质，防止水进入机器人内部损坏电子元件。在高温环境下工作的机器人，要考虑散热问题，通过设计合理的散热结构和选用耐高温的材料，确保机器人能够正常运行。在野外环境中，机器人的外观要具备防沙尘、防碰撞等功能，采用坚固的外壳和防护装置。此外，机器人的外观颜色也可以根据环境进行选择，例如在雪地环境中，白色的外观可以使机器人更好地融入环境，避免被发现。
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。