¿Qué es la cinemática espacial?

La cinemática espacial se utiliza para describir el movimiento de un objeto en un espacio tridimensional. Una rodilla doblada en la articulación o el movimiento de un brazo robótico son ejemplos de cinemática espacial.

Imagina un brazo doblado. ¿Cómo medirías la distancia de su movimiento? ¿Medirías desde la punta de los dedos o el codo? Cuando un brazo se dobla, partes de él se mueven hacia abajo, partes de él se mueven hacia arriba. ¿En qué dirección se mueve? Diferentes partes del brazo se mueven a diferentes velocidades. ¿Cómo puedes medir qué tan rápido se mueve?

A diferencia de la cinemática básica, que estudia el movimiento de objetos a lo largo de líneas rectas, la cinemática espacial es más compleja. En cinemática básica, solo necesita dos puntos fijos, el inicio y el final, para describir el movimiento. Un automóvil que circula por una carretera recta entre dos ciudades, por ejemplo. Con estos dos puntos puede medir su velocidad, velocidad, duración del viaje y la distancia de viaje. En cinemática espacial, el movimiento de un objeto debe medirse a partir de una serie de puntos a lo largo de todo el rango de movimiento.

Al utilizar más de un punto fijo, los científicos e ingenieros pueden dividir el movimiento tridimensional en una matriz de movimientos unidimensionales. Esas mediciones se conectan a fórmulas que les permiten describir científicamente cómo se mueve un objeto.

La cinemática espacial es muy importante en el campo de la robótica. Para programar un robot para extender su brazo y agarrar algo, entran en juego muchas fórmulas complejas. El movimiento de un brazo robótico no ocurre en una sola línea recta. Una serie de mecanismos debe ejercer una cantidad específica de fuerza en una dirección específica para llevar el brazo a una cierta distancia del robot.

Los médicos también han utilizado cinemática espacial para estudiar el movimiento de humanos con prótesis de extremidades. En un estudio, en el Centro Médico del Ejército Walter Reed, un paciente fue cubierto con diodos emisores de luz y filmado con una cámara especial mientras caminaban con una pierna protésica. Las imágenes se introdujeron en una computadora y los diodos se usaron para formar un modelo del movimiento del paciente. Cada diodo podía representar un punto fijo y permitía a los médicos medir objetivamente cómo se movía un paciente con una prótesis.