Wat is ruimtelijke kinematica?
Ruimtelijke kinematica wordt gebruikt om de beweging van een object in driedimensionale ruimte te beschrijven. Een knie die buigt bij het gewricht of de beweging van een robotarm zijn voorbeelden van ruimtelijke kinematica.
Stel je een armbuigen voor. Hoe zou u de afstand van zijn beweging meten? Zou je meten vanaf de punt van de vingers of de elleboog? Wanneer een arm buigt, bewegen delen ervan naar beneden, gaan delen ervan omhoog. Welke richting beweegt het? Verschillende delen van de arm bewegen met verschillende snelheden. Hoe kun je meten hoe snel het beweegt?
In tegenstelling tot basiskinematica, die de beweging van objecten langs rechte lijnen bestudeert, is ruimtelijke kinematica complexer. In basiskinematica heb je slechts twee vaste punten nodig, de start en afwerking, om beweging te beschrijven. Een auto die bijvoorbeeld een rechte weg tussen twee steden bestuurt. Met deze twee punten kunt u de snelheid, snelheid, de duur van het reizen en de reizende afstand meten. In ruimtelijke kinematica moet de beweging van een object worden gemeten uit eenreeks punten langs het gehele bewegingsbereik.
Door meer dan één vast punt te gebruiken, kunnen wetenschappers en ingenieurs driedimensionale beweging afbreken in een matrix van een dimensionale bewegingen. Die metingen worden vervolgens aangesloten op formules waarmee ze wetenschappelijk kunnen beschrijven hoe een object beweegt.
Ruimtelijke kinematica is erg belangrijk op het gebied van robotica. Om een robot te programmeren om zijn arm uit te breiden en iets te pakken, spelen veel complexe formules een rol. De beweging van een robotarm komt niet voor op een enkele rechte lijn. Een reeks mechanismen moet een specifieke hoeveelheid kracht in een specifieke richting uitoefenen om de arm tot een bepaalde afstand van de robot te brengen.
artsen hebben ook ruimtelijke kinematica gebruikt om de beweging van mensen met prothetische ledematen te bestuderen. In één onderzoek, in het Walter Reed Army Medical Center, was een patiënt bedekt met licht emitterendiodes en gefilmd met een speciale camera terwijl ze met een prothetisch been liepen. De beelden werden in een computer ingevoerd en de diodes werden gebruikt om een model van de beweging van de patiënt te vormen. Elke diode kan een vast punt vertegenwoordigen en de artsen in staat stellen om objectief te meten hoe een patiënt met een prothese bewoog.