Пропонується оптимізаційний підхід до розв"язування задач кінематики, конструювання оптимальних геометричних структур та дослідження рівноважних станів маніпуляційних систем. Показано, що ці задачі можно звести до задач оптимізації функціоналів, які характеризують робочий простір і досяжність точок цього простору, а отримувати розв"язки на основі методів теорії оптимального керування дискретними системами. Розроблено метод реального часу формування рівнянь динаміки маніпуляційних систем в чисельно-аналітичному вигляді з мінімізацією обчислювальної складності.