Определение положения и ориентации звеньев манипулятора осуществляется путём решения прямой и обратной задач кинематики. 4

Прямая задача кинематики заключается в расчёте координат положения и ориентации системы координат, связанной со схватом или рабочим инструментом, при заданном наборе обобщённых координат манипулятора. 4

Обратная задача кинематики заключается в расчёте набора обобщённых координат манипулятора при заданных координатах положения и ориентации конечной системы координат, связанной со схватом или рабочим инструментом. 4

Ориентацию манипулятора можно определить с помощью направляющих косинусов (углов между осями координат) или углов Эйлера. 5 Для этого нужно задать специальную систему координат и составить матрицы перехода между системами. 5

Также в случаях, когда в манипуляторах роботов используются только одноподвижные вращательные и поступательные кинематические пары, для определения положения систем координат, связанных со звеньями манипулятора, достаточно четырёх специальных координат Денавита-Хартенберга. 2