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机器人的结构设计技术主要是机器人的机械结构设计。其中包括材料选取、机械部件的机构设计等内容。
一个好的机器人首先要实用。因此，机器人结构设计首先要满足机器人的功能，其次才是机器人的形状。从物理结构的层次上看，机器人能否实现其各项功能很大程度上取决于其结构设计是否合理和优秀。一个优秀的机器人结构设计既要实现各项功能，又要满足结构紧凑、外形美观、安全耐用、性能优良、易于制造、成本低廉等条件。
机器人结构设计是机器人设计的基本内容之一，也是整个机器人设计过程中比较复杂的一个工作环节，在机器人的形成过程中，起着至关重要的作用。机器人的结构设计是一个比较复杂和深奥的内容，涉及许多学科的综合知识，如理论力学、结构力学、材料力学等，因此设计出一个结构合理的机器人并不是一件容易的事情。
机器人的结构设计与机械结构设计的要求差不多，其主要特点如下。
① 它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程。
② 机器人结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机器人结构并不是唯一的。
③ 机器人结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉地进行。为此，在进行机器人结构设计时，必须了解从机器人的整体出发对机器人结构的基本要求。
① 实现预期功能 机器人结构设计的最主要目的就是为了实现预定的功能要求，如果不能实现预定的功能要求，机器人的结构设计就是失败的。因此这是机器人结构设计必须首先考虑的问题。在设计之前，首先要明白机器人的功能是什么，设计的机器人结构应能满足从机器整体考虑对它的功能要求。
此外，在设计具体部件的时候，还要进行结构设计的合理分配。各部分结构之间应具有合理、协调的联系，以达到总功能的实现，延长机器人的使用寿命。
最后，在满足功能的前提下，应当尽量简化机器人的结构，以降低机器人的成本。
② 满足机械设计的要求 为保证机器人正常地实现其功能，同机械设计一样，在进行机器人结构设计时，必须使机器人的机械结构具有足够的强度和刚度。
同时，机器人在结构设计中应力求使产品有良好的加工工艺性，即易于加工制造、装配和拆卸等。
③ 考虑造型设计 机器人，特别是面向社会大众的服务机器人，在设计的时候不仅要满足功能要求，而且还应考虑产品机器人造型的美学价值，使之对人产生吸引力。
总之，机器人的结构设计的过程是从内到外、从重要到次要、反复检查、逐步改进的一个设计过程。
人类具有视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感觉，有了这些感觉，人类才能够实现各种生产和生活，机器人里面也同样有这些感觉（或者一部分感觉）。机器人的这些“感觉”主要通过传感器来实现。传感器的目的是使机器人对环境产生相适应的动作。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
在现代机器人自动化控制运动过程中，要用各种传感器来监视和控制过程中的各个参数，使机器人工作在正常状态或最佳状态。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代机器人也就失去了自动控制的基础。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，机器人所具备的类似人类的肢体知觉功能、感官功能和反应能力，均来源于传感器。由于传感器的存在，机器人才能在工作时可以不依赖于人的操纵。
传感器的种类有很多，按照不同的分类方式，传感器可以分为不同的类别。常见的传感器分类方法有以下几种。
根据传感器的检测目标的不同，传感器可以分为位置传感器、速度传感器、加速度传感器、液位传感器、能耗传感器、射线辐射传感器等不同种类。
本质上传感器的功能是实现各种信号的变换。根据变换装置的不同，传感器可以分为基本型传感器、组合型传感器、应用型传感器三大类。
基本型传感器是一种最基本的单个变换装置，组合型传感器是由不同单个变换装置组合而构成的传感器，应用型传感器是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。
根据传感器的工作原理不同，传感器可以分为物理型传感器、化学型传感器、生物型传感器三大类。
物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的传感器，化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的传感器，生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。
根据传感器的作用形式不同，传感器可分为主动型传感器和被动型传感器。
主动型传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号，如雷达等。被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。
在选取机器人的传感器时，首先需要根据测量对象与测量环境来确定传感器类型。这需要分析多方面的因素之后才能确定。对同一物理量的测量，可能有许多不同原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑。此外，在选择机器人传感器时，还需要考虑到对所需传感器的具体性能指标，如精度、灵敏度、响应时间、抗干扰能力、频率响应特性等。最后，在选择机器人传感器时，还需要考虑很多细节上的东西，如传感器量程的大小、被测位置对传感器体积的要求、测量方式为接触式还是非接触式、信号的引出方法、有线或是非接触测量、价格能否承受、是否要自行研制等。
总而言之，机器人传感器技术是一门先进的现代化学科知识。传感器技术的发展，对于机器人技术的提高有着重大的作用。
机器人的运动学和动力学是机器人分析和控制的前提，是整个机器人运动的基础。目前绝大部分的机器人本质上都是一个多刚体系统，为了使机器人按照我们想要的运动方式去运动，就需要相应的运动学和动力学知识。
运动学是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响，它是理论力学的一个分支学科。动力学是指物体的运动和力的关系。机器人的运动学研究的主要内容是运动内部相互之间的情况，机器人动力学研究的是外界输入与机器人运动之间的联系。
换句话说，机器人运动学就是不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力，从几何的角度描述和研究机器人位置随时间的变化规律的力学分支内容。
机器人的运动学的基本模型是质点的运动学和刚体的运动学。质点是指有质量但没有大小，在空间占据一定位置的几何点。任何一个物体，像车子、火箭、星球等，不论其尺寸大小，假若能够忽略其内部的相对运动，那么，可以简易地将此物体视为质点，将此物体质心的位置作为质点的位置。
质点的运动学研究质点的平动过程、转动过程、轨迹、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等运动特征。由于刚体可以视为由连续的质点组合而成，因此刚体的运动学有着与质点运动学相似的主要内容。刚体运动学也主要研究刚体的平动、转动等过程中的运动特征。
用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系。正因如此，单纯以运动学的观点来看，对任何运动所进行的描述都是相对的。这里运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。
运动学为动力学、机械学提供理论基础，也是自然科学和工程技术必需的基础知识。
动力学主要研究物体的力与物体运动的关系，换句话说，动力学主要研究的是力对于物体运动的影响。更仔细地说，动力学研究内容是，在力的作用下，物理系统怎样随着时间的演进而改变。
牛顿运动定律是动力学的基础定律，它以运动速度远小于光速的宏观物体作为研究对象。动力学是物理学和天文学的基础，也是许多工程学科的基础。有许多数学上的进展与解决动力学问题有关，所以数学家对动力学有着浓厚的兴趣。自20世纪以来，动力学又常被人们理解为侧重于工程技术应用方面的一个力学分支。动力学是机械工程与航空工程的基础课程。
目前动力学系统的研究领域还在不断扩大，例如增加热和电等成为系统动力学；增加生命系统的活动成为生物动力学等，这都使动力学进一步发展了其学科内容的深度和广度。
机器人的控制是机器人能够实现智能化的根本，正是有了相应的自动控制技术，机器人才能实现“自动化”与“智能化。”控制技术的好与坏，可以说是从根本上决定了一个机器人是否能称得上是“机器人”的标准。
机器人给我们最深刻的印象恐怕就是精确、快速的计算和判断。而这些实现的基础，就是自动控制技术。
自动控制系统的应用已遍及人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中所涉及的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上所采用的数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。
在军事技术方面，有大量自动控制的应用实例，如各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。
此外，在日常生活方面，自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，涉及生物、医学、生态、经济、社会等几乎所有领域。今天称为自动控制的是20世纪中叶产生的控制论的一个分支，它也是工程科学的一个分支。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。自动控制技术将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高了控制效率。