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本書包含9章內容。第1章緒論介紹機器人的基本組成、分類、發展歷程和應用，以及機器人機構創新設計的研究內容。第2、3章介紹機器人學研究涉及的數學基礎，並根據機器人機構創新設計的流程重點介紹有限-瞬時旋量數學框架。第4～8章涵蓋串聯、並聯機器人機構設計的全部環節，包括機構構型綜合、運動學建模、靜力學建模、動力學建模以及多目標多參數優化設計方法。第9章以兩個典型的應用場景為例。闡述利用前述章節的理論方法開展並聯機器人機構創新設計的流程。
本書既注重與機械原理設計等基礎課程的銜接，也注意與實際工程的聯繫，內容上既涵蓋了機器人機構學領域的經典理論，也融入了有限-瞬時旋量及機構分析設計等最新研究成果。本書可作為智能製造、機械工程或機器人相關專業的本科高年級學生以及研究生的教材，也可作為相關科研人員與工程技術人員的參考書。
本書既注重與機械原理設計等基礎課程的銜接，也注意與實際工程的聯繫，內容上既涵蓋了機器人機構學領域的經典理論，也融入了有限-瞬時旋量及機構分析設計等最新研究成果。本書可作為智能製造、機械工程或機器人相關專業的本科高年級學生以及研究生的教材，也可作為相關科研人員與工程技術人員的參考書。
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