Dopředná kinematika ( přímá kinematická animace , anglicky forward kinematics , FK) je proces určování parametrů spojených pohyblivých objektů (například kinematické dvojice nebo kinematického řetězce ) pro dosažení požadované polohy, orientace a umístění těchto objektů. Dopředná kinematika je plánováníPřímá kinematika se aktivně využívá v robotice , trojrozměrné počítačové animaci a při vývoji počítačových her . Dopředný kinematický algoritmus je opakem inverzního kinematického algoritmu .
Dopředná kinematika se aplikuje na modely jakýchkoli postav nebo objektů, které jsou vytvořeny pomocí skeletové animace . Podstatou skeletální animace je, že objekt se skládá ze sady pevných segmentů (komponent) spojených klouby ( anglicky joint ). V tomto případě mohou být segmenty kombinovány do kinematických dvojic , které jsou zase spojeny do kinematických řetězců . Tyto segmenty tvoří hierarchické řetězce, které mají „horní“ a „nižší“ úrovně. Segmenty (komponenty) vyšších úrovní se nazývají nadřazené komponenty (nebo nadřazené segmenty) a komponenty nižší úrovně se nazývají podřízené komponenty (nebo podřízené segmenty). Například, vezmeme-li v úvahu lidskou ruku, pak bude ramenní kloub na nejvyšší úrovni a koneček prstu bude nejnižší, tedy potomek k ramennímu kloubu. Loketní kloub je uvnitř řetězu, bude mít rodičovský (rameno) i dětský (zápěstí, prsty) segmenty.
Podstatou přímé kinematiky je, že akce se přenáší v hierarchickém řetězci shora dolů, to znamená, že podřízené segmenty se pohybují vzhledem k jejich nadřazeným. Nejprve nadřazený segment změní svou polohu a/nebo orientaci. Tato změna ovlivní pozice a/nebo orientaci všech ostatních podřízených segmentů. Dále se změní pozice dalšího segmentu v řetězci, zatímco pozice všech následujících podřízených segmentů k němu se změní a nadřazené segmenty zůstanou nehybné.
Vezměme si například přímou kinematiku v pohybu lidské ruky. Předpokládejme, že osoba, jejíž ruka je spuštěna, potřebuje touto rukou vzít předmět. V tomto případě se v souladu s algoritmem přímé kinematiky nejprve změní úhel a poloha ramenního kloubu. Tato změna změní pozici všech podřízených prvků ruky, které jsou v hierarchickém řetězci. To znamená, že když se ramenní kloub otočí, všechny ostatní klouby paže, jako je loket, zápěstí a prsty, změní svou polohu. Dále dochází k rotaci loketního kloubu, což vede ke změně postavení dětských segmentů – zápěstí a prstů, ale neovlivňuje nadřazený segment – rameno. Tento postup se provádí, dokud není dosaženo cíle nebo dokud se nezmění pozice a/nebo orientace všech segmentů hierarchického řetězce.
Dopředná kinematika je spolu s inverzní kinematikou široce používána v robotice , 3D počítačové animaci a vývoji počítačových her . Ve hrách je většina postav animována pomocí přímé kinematiky. Také dopředný kinematický algoritmus spolu s inverzním algoritmem je velmi široce používán v 3D grafických editorech, jako jsou 3ds Max a Maya .