En este artículo, se desarrolla un diseño conceptual de un robot Delta mediante una metodología de diseño mecatrónico. Se presenta un diseño conceptual completamente integrado, que aclara la recurrencia del proceso de diseño conceptual utilizando análisis de caja negra/caja blanca, utilizando el paradigma de Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE) y el lenguaje SysML como herramienta de modelado formal. Luego, se evalúan múltiples propuestas de diseño mediante el integral no lineal de Choquet para elegir la más apropiada según un requisito multicriterio. Para un diseño conceptual preliminar, se determinan los parámetros estructurales del robot Delta definiendo y resolviendo un problema de optimización no lineal con restricciones, que considera el modelo cinemático del robot maximizando su espacio de trabajo. Tanto la toma de decisiones como el problema de optimización se integran y automatizan en un marco de software común para el proceso de diseño, utilizando un algoritmo genético estándar y el método de Monte Carlo para establecer el diseño conceptual optimizado que se renderizará en software de Diseño Asistido por Computadora (CAD) y en un prototipo físico, satisfaciendo las especificaciones técnicas.