工業機器人的運動學是研究其機械結構在空間中的運動規律而不考慮產生運動的力和力矩的學科，它是機器人控制和編程的理論基石。運動學主要分為正運動學和逆運動學兩個核心部分。正運動學是指已知機器人各關節變量（旋轉角或位移量），求解末端執行器在基坐標系中的位姿（位置和姿態）。這通常通過建立連桿坐標系并運用D-H（Denavit-Hartenberg）參數法，逐級變換坐標系，終得到一個齊次變換矩陣來完成。該矩陣清晰地描述了末端相對于基座的空間關系。

逆運動學則更為復雜且在實際應用中更為關鍵。它是指在給定末端執行器目標位姿的前提下，反解出所有可能的關節變量組合。逆運動學的求解并非總是存在解析解，對于具有冗余自由度的機器人，解可能不甚至無窮多。工程師需要根據關節限位、避障和運動軌跡平滑性等約束條件，選擇優的一組解。運動學算法的精度直接決定了機器人執行任務的準確性，例如在弧焊作業中，微小的位姿誤差都可能導致焊接質量不合格。因此，深入理解運動學是進行機器人系統設計、離線編程和精度校準的前提。