机器人的机械结构是其实现各种动作和功能的硬件基础，主要包括机身、手臂、关节和末端执行器等部分。机身作为机器人的支撑和承载部件，需要具备足够的强度和稳定性，常见的机身设计有框架式、立柱式和龙门式等。手臂是机器人实现空间运动的关键部件，多关节手臂能够实现复杂的运动轨迹，关节的设计直接影响手臂的灵活性和运动精度.

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。

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。