로봇의 기구학에서는 운동 그 자체만을 취급하며 운동을 일으키는 힘은 고려하지 않습니다. 로봇이 움직이면 로봇의 팔 끝이 어디에 있는가를 알아야 합니다. 로봇 팔의 끝을 나타내려면, 원점에서 얼마나 떨어져 있는가를 나타내는 위치와 얼마만큼 회전되어 있는가를 나타내는 자세로 정의 할 수 있습니다. 이를 기구학 이라고 합니다. 즉, 로봇에서 고려되는 링크의 위치, 속도 및 가속도의 관계를 다루는 것을 말합니다.
산업용 로봇을 살펴보면, 로봇은 지면에 고정된 상태에서 관절과 링크가 순차적으로 연결되어 있고 말단장치(end effector)로 그리퍼나 용접 토치, 전자석 등이 위치하게 됩니다. 로봇이 말단장치로 주어진 작업을 수행하기 위해서는 말단장치의 위치를 알아야 하는 동시에 말단장치를 원하는 곳으로 위치시킬 수 있어야 합니다. 하지만 로봇은 관절에 붙어있는 모터로 관절각을 제어하여 움직이기 때문에 말단장치의 위치와 자세는 관절각으로부터 결정되게 되므로 직접적으로 알 수는 없습니다.
정기구학은 일련의 관절각이 주어졌을 때 말단장치(End-effector)의 직교좌표상의 위치(Position)와 자세(Orientation)를 구하는 문제로, 역기구학에 비해 상대적으로 간단하며, 균질변환(Homogeneous Transform)을 이용하여 정기구학의 해를 구합니다. 이에 반해, 역기구학은 정기구학과 반대로 말단효과장치의 직표좌표상의 위치 및 방향이 주어졌을 때 관절각들을 구하는 문제로, 기구학적 방정식이 초월함수로 이루어진 비선형 방정식이므로 정방향 기구학에 비해 해를 구하기가 상대적으로 어렵거나 가능하지 않을 수도 있습니다. 또한 해가 존재하지 않을 수도 있거나 여러 가지 해가 존재할 수도 있습니다.
다음 그림과 같이 정기구학은 주어진 조인트 변수에 대하여 로봇 말단부의 위치/자세를 결정하는 과정이고, 역기구학은 원하는 말단부의 위치/자세에 대응하는 조인트 변수를 결정하는 과정입니다.
여기서는 로봇의 정기구학과 역기구학을 풀기위한 변환행렬의 정의, 관절과 링크의 정의, 정기구학과 역기구학에 대한 풀이에 대하여 설명합니다. 상세한 내용은 다음 첨부 문서를 참조하시기 바랍니다.