本书介绍作者原创的基于方位特征的机器人机构和一般机构拓扑结构设计（发明新机构）的系统理论与方法，是20多年来国家自然科学基金连续资助项目的研究成果的系统总结。书中，第1～9章为基本理论，包括引入的三个新概念（尺度约束类型、方位特征集与单开链单元），导出的三个基本方程（串联机构方位特征方程、并联机构方位特征方程与机构自由度公式），基于有序单开链的机构组成原理及其拓扑结构特征，以及串联与并联机构拓扑结构设计的一般方法；第10～19章为十类并联机构的拓扑结构设计，包括每类并联机构拓扑结构设计的主要步骤，一种典型并联机构拓扑结构设计的详细过程及其性能分析，设计得到多种并联机构结构类型的性能分析及其分类，为优选结构类型提供依据；第20章为全书总结，并简述基于方位特征的方法与另外两种方法（基于螺旋理论的方法和基于位移子群的方法）的基本思想的内在联系与差异，以及主要特点和发展趋势。