Cos'è la cinematica spaziale?

La cinematica spaziale viene utilizzata per descrivere il movimento di un oggetto nello spazio tridimensionale.Una flessione del ginocchio all'articolazione o al movimento di un braccio robotico sono esempi di cinematiche spaziali.

Immagina un braccio piegabile.Come misureresti la distanza del suo movimento?Misureresti dalla punta delle dita o del gomito?Quando un braccio si piega, parti di esso si muovono verso il basso, parti di esso si spostano verso l'alto.Che direzione si sta muovendo?Diverse parti del braccio si muovono a velocità diverse.Come puoi misurare quanto velocemente si muove?

A differenza della cinematica di base, che studia il movimento di oggetti lungo le linee rette, la cinematica spaziale è più complessa.Nella cinematica di base, hai solo bisogno di due punti fissi, inizio e fine, per descrivere il movimento.Un'auto che guida una strada dritta tra due città, per esempio.Con questi due punti puoi misurare la sua velocità, velocità, durata del viaggio e distanza di viaggio.Nella cinematica spaziale, il movimento di un oggetto deve essere misurato da una serie di punti lungo l'intera gamma di movimento.

Usando più di un punto fisso, scienziati e ingegneri possono abbattere il movimento tridimensionale in una matrice di movimenti monodimensionali.Tali misurazioni vengono quindi collegate a formule che consentono loro di descrivere scientificamente come si muove un oggetto.

La cinematica spaziale è molto importante nel campo della robotica.Al fine di programmare un robot per estendere il braccio e afferrare qualcosa, entrano in gioco molte formule complesse.Il movimento di un braccio robotico non si verifica su una singola linea retta.Una serie di meccanismi deve esercitare una quantità specifica di forza in una direzione specifica per portare il braccio a una certa distanza dal robot.

I medici hanno anche usato la cinematica spaziale per studiare il movimento degli umani con arti protesici.In uno studio, al Walter Reed Army Medical Center, un paziente era coperto di diodi emessi di luce e filmato con una macchina fotografica speciale mentre camminavano con una gamba protesica.Le immagini sono state alimentate in un computer e i diodi sono stati usati per formare un modello del movimento dei pazienti.Ogni diodo potrebbe rappresentare un punto fisso e consentire ai medici di misurare oggettivamente come un paziente si muoveva con una protesi.