机器人运动学包括正向运动学和逆向运动学问题。正向运动学问题指在给定机器人各关节变量（如角度或位移）的条件下，求解机器人末端执行器的位置与姿态。逆向运动学问题指在已知末端执行器的位置和姿态的条件下，求解与该位置和姿态相对应的机器人各关节变量。
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研究机器人连杆与机器人关节之间的运动关系的科学，主要研究机器人末端执行器位置和姿态与关节变量之间的关系。运动关系包括位置和姿态、速度、加速度及其对时间的高阶导数。
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