在計算機動畫和機器人學中，逆向運動學是計算將運動鏈末端（例如機器人操縱器或動畫角色的骨架）放置在相對于給定位置和方向所需的可變關節參數的數學過程 鏈的開始。 給定關節參數，鏈末端的位置和方向，例如 角色或機器人的手，通常可以使用三角公式的多次應用直接計算，這一過程稱為正向運動學。 然而，反向操作通常更具挑戰性。

逆運動學還用于從一些其他數據中恢復世界中物體的運動，例如這些運動的電影，或者由本身進行這些運動的相機所見的世界電影。 例如，當動畫角色要復制人類演員拍攝的動作時，就會出現這種情況。

在機器人技術中，逆向運動學利用運動學方程來確定關節參數，這些參數為機器人的每個末端執行器提供所需的配置（位置和旋轉）。 確定機器人的運動以使其末端執行器從初始配置移動到所需配置稱為運動規劃。 逆運動學將運動計劃轉換為機器人的關節執行器軌跡。 類似的公式確定動畫角色的骨骼位置，動畫角色在電影中以特定方式移動，或者交通工具（例如包含正在拍攝電影場景的相機的汽車或船）的位置。 一旦知道了車輛的運動，就可以使用它們來確定計算機生成的建筑物等景觀中物體圖像的不斷變化的視點，這樣這些物體的視角就會發生變化，而它們本身似乎并沒有像 車載攝像頭從他們身邊經過。

運動鏈的運動，無論是機器人還是動畫角色，都是通過鏈的運動學方程建模的。 這些方程根據其關節參數定義鏈的配置。 正向運動學使用關節參數來計算鏈條的配置，逆向運動學反轉此計算以確定實現所需配置的關節參數。

運動學分析是大多數工業機器人設計的首要步驟之一。 運動學分析允許設計人員獲得有關機械系統中每個組件位置的信息。 此信息對于后續的動態分析以及控制路徑是必需的。

逆運動學是剛體約束系統或運動鏈的運動學分析的一個例子。 機器人的運動學方程可用于定義復雜鉸接系統的回路方程。 這些循環方程是對系統配置參數的非線性約束。 這些方程中的獨立參數稱為系統的自由度。

雖然對于廣泛的運動鏈存在逆運動學問題的解析解，但計算機建模和動畫工具通常使用牛頓法來求解非線性運動學方程。

逆向運動學算法的其他應用包括交互操作、動畫控制和碰撞避免。

逆運動學對于游戲編程和 3D 動畫很重要，它用于將游戲角色物理地連接到世界，例如腳穩穩地落在地形頂部（有關計算機圖形學中的反向運動學技術的全面調查，請參閱 ）。

一個動畫人物是用一個由關節連接的剛性段骨架建模的，稱為運動鏈。 圖形的運動學方程定義了圖形的關節角度與其姿態或配置之間的關系。

正向運動學動畫問題使用運動學方程來確定給定關節角度的姿勢。 逆向運動學問題計算人物所需姿勢的關節角度。

基于計算機的設計師、藝術家和動畫師通常更容易通過移動部件或手臂和腿來定義組件或圖形的空間配置，而不是直接操縱關節角度。 因此，逆向運動學在計算機輔助設計系統中被用于為裝配體制作動畫，并被基于計算機的藝術家和動畫師用于定位人物和角色。

裝配體被建模為由定義為配合或幾何約束的接頭連接的剛性鏈接。 一個元素的移動需要計算其他元素的關節角度以維持關節約束。