本书介绍了作者提出的“机器人机构拓扑特征运动学”，试图给出机器人机构运动学发展的新方向、运动学解题的新范式。本书是作者10年来承担的国家自然科学基金项目中有关拓扑学、运动学方面的研究成果之一。全书共6章。第1章介绍了运动学的发展历史、地位及作用，机器人机构拓扑特征运动学的背景、特点及研究内容，本书的主要内容，以及拓扑特征运动学的一般解题模式。第2-6章介绍了机构拓扑特征运动学的理论、原理方法与实例分析，包括：基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法；机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法；影响机构拓扑特征运动学建模与位置求解的10个因素，并揭示相应规律；具有特殊POC的第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与符号式位置正解的求解；基于拓扑特征的并联机构奇异性、工作空间分析方法及其应用。其中，第3、4、6章为本书的创新点，也是特色之所在；第5章为解题应用，富有技巧。
本书逻辑结构清晰、原理方法易学、数学求解简便、举例丰富翔实。本书可供机器人机构拓扑学、运动学、动力学及控制等专业的研究生、科研人员与工程技术人员学习和参考，也可供高校机械工程专业的本科生拓展课外知识之用。

沈惠平，常州大学教授，享受国务院政府特殊津贴。1984年获江西理工大学学士学位，1989年获东南大学硕士学位，2006年获江苏大学傅士学位。2001年晋升为教授，2010年被批准为南京理工大学机械设计及理论专业博士生导师。他长期从事一般机构学、并联机器人机构学理论与应用研究工作：先后主持3项国家自然科学基金项目；在Mechanism and Machine Theory、Journal of Mechanisms and Roboties、Rohotica、《机械工程学报》等期刊和国际会议上发表论文270余篇；与人合著《机器人机构拓扑结构设计》、Topology Design of Robot Mechanisms、Parallel PnP Robots-Parametric Modeling，Performanee Eraluation and Design Optimization；获授权发明专利70余项。获教育部、江苏省科技进步奖二等奖各1项。

第1章 绪论
1.1 运动学的发展历史——从理论运动学到计算运动学
1.1.1 运动学的起源
1.1.2 理论运动学的发展、停顿与范式
1.1.3 计算运动学的出现
1.2 运动学的地位、作用与发展
1.2.1 运动学的地位、作用
1.2.2 推动运动学发展的一个新视角——拓扑对运动学的影响
1.3 机构拓扑特征运动学的提出
1.3.1 机构拓扑特征运动学提出的背景及其特点
1.3.2 机构拓扑特征运动学的属性
1.4 机构拓扑特征运动学的研究内容
1.5 本书的主要内容
1.6 机构拓扑特征运动学的一般解题模式
1.7 本章小结
参考文献
第2章 基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法
2.1 引言
2.2 串、并联机构的POC计算
2.3 机构回路的独立位移方程数
2.4 机构的非瞬时自由度计算及消极运动副（消极自由度）判定准则
2.5 基于SOC的机构组成原理——SOC的约束度
2.5.1 基于SOC的并联机构组成原理
2.5.2 SOC的约束度
2.6 机构的拓扑结构分解——SKC/BKC的耦合度
2.6.1 机构的拓扑分解方法
2.6.2 SKC/BKC的构成与判定准则
2.6.3 SKC/BKC的耦合度
2.7 基于SKC/BKC的机构拓扑解析表达
2.8 并联机构的拓扑分析实例
2.8.1 支链相同的并联机构
2.8.2 支链不同的并联机构
2.9 D-H矩阵变换公式
2.10 本章小结
参考文献
第3章 机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法
3.1 引言
3.2 机构拓扑特征运动学建模原理及位置正解的三种形式
3.3 拓扑特征运动学建模与位置求解的三类问题
3.3.1 第Ⅰ类问题的拓扑特征运动学建模与位置数值解求解
3.3.2 第Ⅱ类问题的拓扑特征运动学建模与位置封闭解求解
3.3.3 第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与位置符号解求解
3.4 三类问题位置正解的解题策略与应用原则
3.5 SKC单元的位置求解
3.5.1 第一类SKC单元——SKC0(0;ζ)的位置求解
3.5.2 第二类SKC单元——SKCk(Δ+j,Δ-j;ζ1,ζ2)的位置求解
3.5.3 第三类SKC单元——SKCk(Δ+j,0,-Δ-j;ζ1;ζ2;ζ3)的位置求解
3.5.4 k=2的两种SKC单元的位置求解示例
3.6 机构拓扑特征、运动学建模/位置求解方法与正解形式之间的规律
3.7 本章小结
参考文献
第4章 影响拓扑特征运动学建模与位置求解的10个因素
4.1 引言
4.2 为拓扑特征运动学建模与位置求解提供方向、路径的因素
4.2.1 SKC的类型、数目及连接方式
4.2.2 位置分析最优路径
4.2.3 独立位移方程数ζ
4.2.4 POC
4.3 影响拓扑特征运动学建模与位置求解难易、效率、计算量的因素
4.3.1 耦合度k
4.3.2 主变量位置选取
4.3.3 独立回路数υ
4.4 帮助识别动平台独立位姿参数以及输入-输出运动参数关系的因素
4.4.1 DOF
4.4.2 I-O运动解耦性
4.5 影响机构拓扑特征计算正确性的因素
4.5.1 消极运动副（消极自由度）
4.5.2 消极运动副（消极自由度）的识别方法
4.6 影响机构拓扑特征运动学建模与位置求解的十大因素的综合分析
4.6.1 十大因素的定性与定量及其重要性分析
4.6.2 十大因素影响的途径和结果
4.7 本章小结
参考文献
第5章 具有特殊POC的第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与符号式位置正解求解
5.1 引言
5.2 单自由度一平移（1T）并联机构（υ=1，k=0）
5.3 两自由度两平移（2T）并联机构（υ=1，k=0）
5.4 三自由度三平移（3T）并联机构（υ=2，k=1）
5.5 两自由度一平移一转动（1T1R）并联机构（υ=2，k=1）
5.6 三自由度两平移一转动（2T1R）并联机构（v=2，k=1）
5.7 第1个四自由度三平移一转动（3T1R）并联机构（υ=3，k=2）
5.8 第2个四自由度三平移一转动（3T1R）并联机构（υ=3，k=2）
5.9 本章小结
参考文献
第6章 基于拓扑特征的并联机构运动学性能分析方法与应用
6.1 引言
6.2 奇异性原理及分析方法
6.2.1 机构奇异性研究的内容
6.2.2 基于雅可比矩阵的奇异位形原理及分析方法
6.2.3 基于SKC单元的奇异性分析原理
6.3 工作空间分析的约束处理及求解方法
6.3.1 工作空间的约束处理
6.3.2 工作空间的求解方法
6.3.3 基于子空间结构化叠加的工作空间分析方法
6.4 Vari-0rthoglide三平移并联机构拓扑特征运动学性能分析实例
6.4.1 拓扑特征分析
6.4.2 位置方程生成与符号解求解
6.4.3 速度、加速度分析
6.4.4 基于拓扑特征的机构奇异性分析
6.4.5 基于拓扑特征的机构工作空间分析
6.5 本章小结
参考文献
附录
附表1 ARK系列会议及其出版的论文集
附表2 CK系列会议及其出版的论文集
附表3 运动学的发展历程——从理论运动学（TK）、计算运动学（CK）到拓扑特征运动学（TCK