机器人动力学（Robot Dynamics）是研究机器人运动与力、力矩、质量、惯量和接触作用之间关系的学科。
它和机器人运动学的边界很重要：FK、IK、位姿、关节空间这些概念主要描述几何运动关系；动力学进一步追问“要产生这样的运动需要什么力矩”和“外力会怎样改变运动”。在控制系统中，IK/FK 往往提供几何目标和状态估计，动力学模型再用于力矩控制、重力补偿、阻抗控制、碰撞分析或仿真。
常见方程形式
串联机械臂动力学常写成：
其中 是质量矩阵， 表示科氏力和离心项， 是重力项， 是关节力矩， 表示末端外力映射到关节力矩的影响。
这个方程说明动力学关心的是“力如何产生运动”和“运动如何反过来要求力”。这和 IK/FK 的几何映射不是同一个层面。
典型用途
- 重力补偿：计算不同姿态下托住机械臂和负载所需的关节力矩。
- 力矩控制：直接控制关节力矩，而不是只给位置目标。
- 阻抗/导纳控制：让末端在接触时呈现弹簧、阻尼或质量一样的动态响应。
- 仿真：预测给定控制输入下机器人如何运动、是否会碰撞或失稳。
- 安全约束：估计负载、碰撞力、关节力矩和温升风险。
和 IK/FK 的配合
IK 可能给出一个几何上合理的关节目标，但动力学会继续检查执行这个目标所需的速度、加速度和力矩是否可行。高速轨迹、重负载、长力臂姿态、接触任务和奇异附近运动，都需要动力学约束参与判断。