面对高新技术普遍应用的今天，人类渴望对于航天、航海、巨型系统以及微观领域进行探索，而复杂机械系统在其中发挥着至关重要的作用。随着高技术应用领域发展，传统机械产品的设计技术早已不能满足要求，而复杂机械产品的设计早已经从单一工艺、单一学科的局部设计发展成多学科融合的全面优化设计过程。机器人虚拟样机作为一项新技术为现代机械产品设计提供了动态仿真工具，其可以对机械产品的各种使用工况进行模拟，呈现产品在使用中的性能指标，并为改进和提高产品质量提供依据。
国内外学者对虚拟样机技术进行了大量研究，并已成功应用于汽车制造业、造船业、航空、国防工业的产品设计中。其中汽车制造业应用尤为广泛，利用机器人虚拟样机技术对车辆悬架设计、空气动力学仿真、发动机振动分析、噪声、操纵稳定性、驾驶行为特性仿真等已取得重大成功。此外航空业最具代表性的为波音公司首次完全基于虚拟样机技术设计制造了“777”型飞机，真正实现了无纸化生产，相比之前机型公司减少了94%的花费，减少了93%的设计更改，并且使其设计精度提高了10 倍，大大降低研发成本的同时完成一次性试飞成功。如图1.15所示为美国国家航空航天局(NASA)利用虚拟样机技术建立的“火星探路者”(Mars Pathfinder)模型，由于应用虚拟样机技术使的产品设计周期缩短并减少了物理样机模拟实验次数。