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 uma flexão de braço. Como você mediria a distância de seu movimento? Você mediria a partir da ponta dos dedos ou do cotovelo? Quando um braço se dobra, partes dele se movem para baixo, partes dele se movem. 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 precisa apenas de dois pontos fixos, o início e o acabamento, para descrever o movimento. Um carro dirigindo 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 de umsérie de pontos ao longo de toda a amplitude de movimento.

Ao usar mais de um ponto fixo, cientistas e engenheiros podem quebrar o movimento tridimensional em uma matriz de movimentos unidimensionais. Essas medidas são então conectadas às 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 seu braço e pegar alguma coisa, muitas fórmulas complexas entram em cena. 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 cinemática espacial para estudar o movimento de humanos com membros protéticos. Em um estudo, no Centro Médico do Exército de Walter Reed, um paciente foi coberto de emissor de luzDiodos e filmados com uma câmera especial enquanto caminhavam com uma perna protética. As imagens foram alimentadas em um computador e os diodos foram usados ​​para formar um modelo de movimento do paciente. Cada diodo pode representar um ponto fixo e permitiu aos médicos medir objetivamente como um paciente se moveu com uma prótese.