该方向重点围绕汽车、工业机器人、智能装备领域，开展机构拓扑结构创新、功能结构化设计、运动学及动力学分析与仿真方法等共性关键技术的研究。
在机构拓扑结构创新和功能结构化设计方面，重点进行汽车中诸如悬架、玻璃升降器、雨刮和闭合件操作机构以及工业机器人中的少自由度并联机构的拓扑结构综合和实用化研究，探索其概念设计的一般规律以及建立此类机构的候选运动链和功能结构化实例，设计出新颖、合理、有用的机构。并进行气-液-电-磁-作动器与连杆机构一体化、模块化和可重构化的系统设计理论与方法的研究。
在机构运动学和动力学分析与仿真研究方面，主要开展基于旋量理论的误差建模、性能评价以及参数分析和优化方法的研究。对诸如悬架导向机构、少自由度并联机器人机构等典型机构进行深入研究，挖掘和改善其运动学及动力学性能，扩充及创新其在汽车、工业机器人和智能装备中的应用。并采用现代分析手段和软件工具，进行机构优化设计和性能仿真评价，开展仿真标准与规范以及性能评价指标、模型和标准体系的研究。
