O que é cinemática espacial?

A cinemática espacial é usada para descrever o movimento de um objeto no espaço tridimensional. Um joelho dobrado na articulação ou o movimento de um braço robótico são exemplos de cinemática espacial.

Imagine um braço dobrado. Como você mede a distância de seu movimento? Você mede a partir da ponta dos dedos ou do cotovelo? Quando um braço se dobra, partes dele se movem para baixo, partes dele se movem para cima. Em que direção está se movendo? Diferentes partes do braço estão se movendo em velocidades diferentes. Como você pode medir a rapidez com que ele se move?

Ao contrário da cinemática básica, que estuda o movimento de objetos ao longo de linhas retas, a cinemática espacial é mais complexa. Na cinemática básica, você só precisa de dois pontos fixos, o início e o fim, para descrever o movimento. Um carro dirigindo em uma estrada reta entre duas cidades, por exemplo. Com esses dois pontos, você pode medir sua velocidade, velocidade, duração da viagem e a distância da viagem. Na cinemática espacial, o movimento de um objeto deve ser medido a partir de uma série de pontos ao longo de toda a amplitude de movimento.

Usando mais de um ponto fixo, cientistas e engenheiros podem dividir o movimento tridimensional em uma matriz de movimentos unidimensionais. Essas medidas são então conectadas a fórmulas que lhes permitem descrever cientificamente como um objeto se move.

A cinemática espacial é muito importante no campo da robótica. Para programar um robô para estender o braço e pegar alguma coisa, muitas fórmulas complexas entram em jogo. O movimento de um braço robótico não ocorre em uma única linha reta. Uma série de mecanismos deve exercer uma quantidade específica de força em uma direção específica para levar o braço a uma certa distância do robô.

Os médicos também usam a cinemática espacial para estudar o movimento de humanos com membros protéticos. Em um estudo, no Centro Médico do Exército Walter Reed, um paciente foi coberto com diodos emissores de luz e filmado com uma câmera especial enquanto caminhava com uma perna protética. As imagens foram alimentadas em um computador e os diodos foram usados ​​para formar um modelo do movimento do paciente. Cada diodo poderia representar um ponto fixo e permitir que os médicos medissem objetivamente como um paciente se movia com uma prótese.