Hvad er rumlig kinematik?

Rumlig kinematik bruges til at beskrive bevægelsen af ​​et objekt i tredimensionelt rum. Et knæbøjning ved leddet eller bevægelsen af ​​en robotarm er eksempler på rumlig kinematik.

Forestil dig en arm, der bøjes. Hvordan ville du måle afstanden til dens bevægelse? Ville du måle fra spidsen af ​​fingrene eller albuen? Når en arm bøjer sig, bevæger dele af den sig ned, dele af den bevæger sig op. Hvilken retning bevæger det sig? Forskellige dele af armen bevæger sig i forskellige hastigheder. Hvordan kan du måle, hvor hurtigt det bevæger sig?

I modsætning til grundlæggende kinematik, der studerer bevægelse af genstande langs lige linjer, er rumlig kinematik mere kompliceret. I grundlæggende kinematik har du kun brug for to faste punkter, start og slut, for at beskrive bevægelse. En bil, der kører en lige vej mellem to byer, for eksempel. Med disse to punkter kan du måle dens hastighed, hastighed, kørselsvarighed og kørselsafstand. Ved rumlig kinematik skal bevægelsen af ​​et objekt måles fra en række punkter langs hele bevægelsesområdet.

Ved at bruge mere end et fast punkt kan forskere og ingeniører opdele tredimensionel bevægelse til en matrix med en dimensionel bevægelse. Disse målinger forbindes derefter til formler, der giver dem mulighed for videnskabeligt at beskrive, hvordan et objekt bevæger sig.

Rumlig kinematik er meget vigtig inden for robotik. For at programmere en robot til at forlænge armen og gribe noget, kommer mange komplekse formler i spil. Bevægelsen af ​​en robotarm foregår ikke på en enkelt lige linje. En række mekanismer skal udøve en bestemt mængde kraft i en bestemt retning for at bringe armen i en bestemt afstand fra roboten.

Læger har også anvendt rumlig kinematik til at studere bevægelse af mennesker med proteseben. I en undersøgelse på Walter Reed Army Medical Center blev en patient dækket med lysemitterende dioder og filmet med et specielt kamera, da de gik med et proteseben. Billederne blev ført ind i en computer, og dioderne blev brugt til at danne en model for patientens bevægelse. Hver diode kunne repræsentere et fast punkt og lade lægerne objektivt måle, hvordan en patient bevægede sig med en protese.