Động học nghiên cứu chuyển động mà không cần quan tâm đến lực. Nó trả lời câu hỏi robot đi đến đâu, chứ không phải mô-men xoắn cần thiết để đến đó. Động học thuận tính toán vị trí của đầu cuối robot từ các góc khớp. Động học nghịch làm ngược lại: cho trước vị trí mong muốn, cần những góc khớp nào?

Động học thuận khá đơn giản. Chỉ cần nhân các ma trận biến đổi từ gốc đến đầu cánh tay robot. Động học nghịch khó hơn. Có thể tồn tại nhiều nghiệm. Một số nghiệm có thể nằm ngoài tầm với. Các phương trình có thể không có nghiệm dạng đóng, điều này buộc phải sử dụng các phương pháp số. Một cánh tay robot sáu trục thường có tới tám nghiệm động học nghịch cho một tư thế nhất định.

Khái niệm động học

• Bậc tự do: các chuyển động độc lập.
• Không gian làm việc: thể tích mà robot có thể tiếp cận.
• Điểm kỳ dị: một cấu hình trong đó robot mất đi một bậc tự do.
• Ma trận Jacobian: liên hệ vận tốc khớp với vận tốc đầu cuối của bộ phận chấp hành.
• Tính dư thừa: có nhiều khớp hơn mức cần thiết cho một tư thế.

Động học là điều đầu tiên mà một lập trình viên robot học được. Nó xác định xem robot có thể đến được một điểm hay không, tốc độ di chuyển đến đó là bao nhiêu và liệu nó có gặp phải điểm kỳ dị nào trên đường đi hay không. Các điểm kỳ dị đặc biệt gây rắc rối. Tại điểm kỳ dị, ma trận Jacobian mất hạng, và các chuyển động Descartes nhỏ đòi hỏi vận tốc khớp rất lớn. Bộ điều khiển tránh chúng bằng cách lập kế hoạch đường đi không chạm vào điểm kỳ dị. Động học là hình học thuần túy. Nó bỏ qua khối lượng, ma sát và trọng lực. Sự đơn giản đó làm cho nó hữu ích như một bước kiểm tra ban đầu trước khi động lực học được đưa vào.