Eteenpäin suuntautuva kinematiikka ( direct kinematic animation , englanniksi forward kinematics , FK) on prosessi, jossa määritetään toisiinsa liitettyjen liikkuvien kohteiden parametrit (esimerkiksi kinemaattinen pari tai kinemaattinen ketju ) näiden kohteiden vaaditun sijainnin, suunnan ja sijainnin saavuttamiseksi. Eteenpäin suuntautuva kinematiikka on suunnittelu Suoraa kinematiikkaa käytetään aktiivisesti robotiikassa , kolmiulotteisessa tietokoneanimaatiossa ja tietokonepelien kehittämisessä . Eteenpäin suuntautuva kinematiikkaalgoritmi on käänteisen kinematiikkaalgoritmin vastakohta .
Eteenpäin suuntautuvaa kinematiikkaa sovelletaan kaikkien hahmojen tai esineiden malleihin, jotka on luotu käyttämällä luurankoanimaatiota . Luurankoanimaation olemus on, että esine koostuu joukosta kiinteitä segmenttejä (komponentteja), jotka on yhdistetty liitoksilla ( englanniksi joint ). Tässä tapauksessa segmentit voidaan yhdistää kinemaattisiksi pareiksi , jotka puolestaan yhdistetään kinemaattisiksi ketjuiksi . Nämä segmentit muodostavat hierarkkisia ketjuja, joilla on "ylempi" ja "alempi" taso. Ylempien tasojen segmenttejä (komponentteja) kutsutaan esi-komponenteiksi (tai emosegmenteiksi), ja alemman tason komponentteja kutsutaan lapsikomponenteiksi (tai lapsisegmenteiksi). Esimerkiksi, jos tarkastelemme ihmisen kättä, olkanivel on korkein taso ja sormenpää on alin, eli olkanivelen jälkeläinen komponentti. Kyynärnivel on ketjun sisällä, siinä on sekä vanhempi (olkapää) että lapsi (ranne, sormet) segmentit.
Suoran kinematiikan ydin on, että toiminta välittyy hierarkkista ketjua pitkin ylhäältä alas, eli lapsisegmentit liikkuvat suhteessa emosegmentteihinsä. Ensin emosegmentti muuttaa sijaintiaan ja/tai suuntaa. Tämä muutos vaikuttaa kaikkien muiden lapsisegmenttien paikkoihin ja/tai suuntauksiin. Seuraavaksi ketjun seuraavan segmentin sijainti muuttuu, kun taas kaikkien sitä seuraavien alasegmenttien sijainti muuttuu ja yläsegmentit pysyvät liikkumattomina.
Harkitse esimerkiksi suoraa kinematiikkaa ihmisen käden liikkeessä. Oletetaan, että henkilön, jonka käsi on alhaalla, on otettava esine tällä kädellä. Tässä tapauksessa suoran kinematiikka-algoritmin mukaisesti olkanivelen kulmaa ja sijaintia muutetaan ensin. Tämä muutos muuttaa kaikkien hierarkkisessa ketjussa olevien käden alielementtien sijaintia. Eli kun olkanivel pyörii, kaikki muut käsivarren nivelet, kuten kyynärpää, ranne ja sormet, muuttavat asentoaan. Seuraavaksi kyynärpää pyörii, mikä johtaa muutokseen lapsisegmenttien - ranteen ja sormien - asennossa, mutta ei vaikuta emosegmenttiin - olkapäähän. Tätä menettelyä suoritetaan, kunnes tavoite saavutetaan tai kunnes hierarkkisen ketjun kaikkien segmenttien sijaintia ja/tai suuntausta muutetaan.
Eteenpäin suuntautuvaa kinematiikkaa ja käänteistä kinematiikkaa käytetään laajalti robotiikassa , 3D - tietokoneanimaatiossa ja tietokonepelien kehityksessä . Pelissä useimmat hahmot animoidaan suoralla kinematiikalla. Myös eteenpäin suunnattua kinemaattista algoritmia ja käänteistä algoritmia käytetään erittäin laajalti 3D-grafiikkaeditoreissa, kuten 3ds Max ja Maya .