A cinemática estuda o movimento sem se preocupar com as forças. Ela responde para onde o robô vai, e não qual o binário necessário para lá chegar. A cinemática direta calcula a posição do efetor final a partir dos ângulos das juntas. A cinemática inversa faz o contrário: dada uma posição desejada, que ângulos de junta são necessários?

A cinemática direta é simples. Basta multiplicar as matrizes de transformação da base até à ponta. A cinemática inversa é mais complexa. Podem existir múltiplas soluções, algumas das quais podem ser inviáveis. As equações podem não ter uma solução analítica, o que obriga à utilização de métodos numéricos. Um braço robótico de seis eixos apresenta normalmente até oito soluções de cinemática inversa para uma determinada posição.

Conceitos cinemáticos

• Graus de liberdade: movimentos independentes.
• Espaço de trabalho: o volume que o robô consegue alcançar.
• Singularidade: uma configuração onde o robô perde um grau de liberdade.
• Jacobiano: relaciona as velocidades articulares com as velocidades do efetor final.
• Redundância: mais articulações do que as necessárias para uma determinada pose.

A cinemática é a primeira coisa que um programador de robôs aprende. Determina se um robô pode alcançar um ponto, a velocidade com que se pode mover até lá e se encontrará uma singularidade no caminho. As singularidades são particularmente problemáticas. Numa singularidade, a matriz Jacobiana perde a sua ordem, e pequenos movimentos cartesianos exigem enormes velocidades articulares. Os controladores evitam-nas planeando trajetórias que as mantenham afastadas. A cinemática é geometria pura. Ignora a massa, o atrito e a gravidade. Esta simplicidade torna-a útil como primeira abordagem antes da dinâmica entrar em cena.