本书探讨自主行为机器人学的一个重要分支运动链符号演算与自主行为控制的公理化系统。首先，针对树链及闭链多轴刚体系统，以运动轴及轴不变量为单位，建立了具有运动链指标系统的三维空间操作代数。以之为基础，提出居吉布斯分析四元数，建立了基于轴不变量的通用六轴机械臂高精度实时逆解原理。本书所创立的基于轴不变量的多轴系统建模与控制理论，实现了多轴刚体系统的拓扑、坐标系、极性、结构参量及动力学参量的完全参数化自动建模、自动求解及自动控制，具有精确、实时、可靠及通用的特点，已成功应用于六轴精密机械臂、嫦娥三号月面巡视器及火星巡视器。本书为精密机器人的研制及行星探测机器人技术的发展奠定了理论基础，可进一步指导开展融合数学、力学、计算机及控制的多轴系统跨学科理论及工程技术研究。