運動學模型

運動學模型是對機器人身體的一種精簡幾何描述，它只抓住機器人的形狀以及各部件能如何運動，而完全不管重量、力和用力大小。以機械臂為例，它被描述成由關節連接起來的一串剛性連桿，模型記錄的是每段連桿有多長、每段連桿相對相鄰連桿如何擺向和錯開，以及每個關節允許哪種運動——是能轉動的旋轉關節，還是能伸縮的滑動關節。這相當於把機器人的骨架寫成數字，而不掛上任何「肌肉」。

建立這種模型的意義在於，它讓你在操心其他一切之前，先回答純粹的幾何問題。給定各關節的設定，手末端會停在空間中的什麼位置、又朝向哪個方向？或者反過來問：要把手準確放到你想要的位置，各關節該如何設定？由於模型完全略去了質量和力，它既簡單又精確：同樣的關節角度永遠給出同樣的手部位置，就像把一把折尺以同樣的方式折兩次，伸出的長度也總是一樣。

運動學模型通常寫成一種整潔的標準形式，好讓任何程式都能用同一種方式讀取它。一種常用的寫法是給每個關節和連桿賦予一小組數字，於是整條機械臂就變成一張簡短的表格。正是這種通用格式，使得一台機器人的幾何描述可以直接餵給規劃軟體、模擬器和控制器，而不必每次都重寫一遍數學。