Kinematik studerar rörelse utan att oroa sig för krafter. Den svarar på vart roboten går, inte vilket vridmoment det krävs för att komma dit. Framåtriktad kinematik beräknar ändeffektorns position utifrån ledvinklarna. Invers kinematik gör motsatsen: givet en önskad position, vilka ledvinklar behövs?

Framåtriktad kinematik är okomplicerad. Multiplicera transformationsmatriser från bas till spets. Invers kinematik är svårare. Flera lösningar kan existera. Vissa kan vara utom räckhåll. Ekvationerna kan inte ha någon sluten lösning, vilket tvingar fram numeriska metoder. En sexaxlig robotarm har vanligtvis upp till åtta inversa kinematiska lösningar för en given position.

Kinematiska begrepp

• Frihetsgrader: oberoende rörelser.
• Arbetsyta: den volym som roboten kan nå.
• Singularitet: en konfiguration där roboten förlorar en viss frihetsgrad.
• Jacobian: relaterar ledhastigheter till ändeffektorhastigheter.
• Redundans: fler leder än vad som behövs för en pose.

Kinematik är det första en robotprogrammerare lär sig. Den avgör om en robot kan nå en punkt, hur snabbt den kan röra sig dit och om den kommer att träffa en singularitet längs vägen. Singulariteter är särskilt besvärliga. Vid en singularitet förlorar Jacobianen rang, och små kartesiska rörelser kräver enorma ledhastigheter. Styrenheter undviker dem genom att planera banor som håller sig borta. Kinematik är ren geometri. Den ignorerar massa, friktion och gravitation. Den enkelheten gör den användbar som ett första steg innan dynamiken kommer in i bilden.