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 il movimento di un braccio robotico sono esempi di cinematica spaziale.

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

A differenza della cinematica di base, che studia il movimento degli oggetti lungo linee rette, la cinematica spaziale è più complessa. Nella cinematica di base, sono necessari solo due punti fissi, l'inizio e la 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 della corsa e la distanza della corsa. Nella cinematica spaziale, il movimento di un oggetto deve essere misurato da una serie di punti lungo l'intera gamma di movimento.

Utilizzando più di un punto fisso, scienziati e ingegneri possono suddividere il movimento tridimensionale in una matrice di movimenti monodimensionali. Tali misurazioni vengono quindi inserite in 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 un'unica 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 dell'uomo con gli arti protesici. In uno studio, presso il Walter Reed Army Medical Center, un paziente è stato coperto con diodi emettitori di luce e filmato con una telecamera speciale mentre camminava con una gamba protesica. Le immagini sono state inserite in un computer e i diodi sono stati utilizzati per formare un modello del movimento del paziente. Ciascun diodo potrebbe rappresentare un punto fisso e consentire ai medici di misurare oggettivamente il modo in cui un paziente si muoveva con una protesi.

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