Quelle est la cinématique spatiale?

La cinématique spatiale est utilisée pour décrire le mouvement d'un objet dans un espace tridimensionnel. Un genou fléchi au niveau de l'articulation ou le mouvement d'un bras robotisé sont des exemples de cinématique spatiale.

Imaginez un bras qui plie. Comment mesurerais-tu la distance de son mouvement? Mesurez-vous du bout des doigts ou du coude? Lorsqu'un bras se plie, certaines parties s'abaissent, d'autres encore. Dans quelle direction se déplace-t-il? Différentes parties du bras bougent à différentes vitesses. Comment pouvez-vous mesurer à quelle vitesse il se déplace?

Contrairement à la cinématique de base, qui étudie le mouvement d'objets le long de lignes droites, la cinématique spatiale est plus complexe. Dans la cinématique de base, vous n'avez besoin que de deux points fixes, le début et la fin, pour décrire le mouvement. Une voiture conduisant une route droite entre deux villes, par exemple. Avec ces deux points, vous pouvez mesurer sa vitesse, sa vitesse, sa durée et sa distance. Dans la cinématique spatiale, le mouvement d'un objet doit être mesuré à partir d'une série de points répartis sur toute l'étendue du mouvement.

En utilisant plusieurs points fixes, les scientifiques et les ingénieurs peuvent décomposer un mouvement tridimensionnel en une matrice de mouvements unidimensionnels. Ces mesures sont ensuite insérées dans des formules qui leur permettent de décrire scientifiquement comment un objet se déplace.

La cinématique spatiale est très importante dans le domaine de la robotique. Afin de programmer un robot pour étendre son bras et saisir quelque chose, de nombreuses formules complexes entrent en jeu. Le mouvement d'un bras robotique ne se produit pas sur une seule ligne droite. Une série de mécanismes doit exercer une force spécifique dans une direction spécifique pour amener le bras à une certaine distance du robot.

Les médecins ont également utilisé la cinématique spatiale pour étudier le mouvement des humains porteurs de prothèses. Dans une étude, au centre médical de l'armée Walter Reed, un patient était recouvert de diodes électroluminescentes et filmé avec une caméra spéciale alors qu'il marchait avec une jambe prothétique. Les images ont été introduites dans un ordinateur et les diodes ont été utilisées pour former un modèle du mouvement du patient. Chaque diode pouvait représenter un point fixe et permettait aux médecins de mesurer objectivement comment un patient se déplaçait avec une prothèse.