空間運動学とは何ですか？

空間運動学は、3次元空間内のオブジェクトの動きを記述するために使用されます。 関節での膝の曲げやロボットアームの動きは、空間運動学の例です。

腕が曲がっていると想像してください。 その動きの距離をどのように測定しますか？ 指先または肘から測りますか？ 腕が曲がると、その一部が下に移動し、一部が上に移動します。 それはどの方向に動いていますか？ 腕のさまざまな部分がさまざまな速度で動いています。 移動速度を測定するにはどうすればよいですか？

直線に沿ったオブジェクトの動きを研究する基本的な運動学とは異なり、空間運動学はより複雑です。 基本的な運動学では、運動を記述するために開始点と終了点の2つの固定点のみが必要です。 たとえば、2つの都市間の直線道路を走行する車。 これらの2つのポイントを使用すると、速度、速度、移動時間、移動距離を測定できます。 空間運動学では、オブジェクトの動きは、動きの範囲全体に沿った一連の点から測定する必要があります。

科学者とエンジニアは、複数の固定点を使用することで、3次元の動きを1次元の動きのマトリックスに分解できます。 これらの測定値は、オブジェクトの動きを科学的に説明できる数式にプラグインされます。

空間運動学はロボット工学の分野で非常に重要です。 腕を伸ばして何かをつかむようにロボットをプログラムするために、多くの複雑な公式が登場します。 ロボットアームの動きは、単一​​の直線上では発生しません。 一連のメカニズムは、特定の方向に特定の量の力を加えて、アームをロボットから特定の距離に移動させる必要があります。

医師はまた、空間運動学を使用して、義肢を持つ人間の動きを研究しています。 ウォルターリード陸軍医療センターのある研究では、患者が発光ダイオードで覆われ、義足で歩いているときに特別なカメラで撮影されました。 画像はコンピューターに入力され、ダイオードは患者の動きのモデルを形成するために使用されました。 各ダイオードは固定点を表すことができ、医師は患者が人工装具でどのように動いたかを客観的に測定することができました。