Vad är rumslig kinematik?

rumsliga kinematik används för att beskriva rörelsen av ett objekt i tredimensionellt utrymme. En knäböjning vid leden eller rörelsen av en robotarm är exempel på rumslig kinematik.

Föreställ dig en armböjning. Hur skulle du mäta avståndet till dess rörelse? Skulle du mäta från spetsen på fingrarna eller armbågen? När en arm böjer sig rör sig delar av den ner, delar av den rör sig upp. Vilken riktning rör sig den? Olika delar av armen rör sig i olika hastigheter. Hur kan du mäta hur snabbt det rör sig?

Till skillnad från grundläggande kinematik, som studerar rörelse av föremål längs raka linjer, är rumsliga kinematik mer komplex. I grundläggande kinematik behöver du bara två fasta punkter, start och finish, för att beskriva rörelse. En bil som kör en rak väg mellan två städer, till exempel. Med dessa två punkter kan du mäta hastigheten, hastigheten, resans varaktighet och resavståndet. I rumslig kinematik måste rörelsen av ett objekt mätas från enserie punkter längs hela rörelseområdet.

Genom att använda mer än en fast punkt kan forskare och ingenjörer dela upp tredimensionell rörelse till en matris med en dimensionell rörelse. Dessa mätningar ansluts sedan till formler som gör att de vetenskapligt kan beskriva hur ett objekt rör sig.

rumsliga kinematik är mycket viktigt inom robotområdet. För att programmera en robot för att utöka armen och ta tag i något, spelar många komplexa formler in. Rörelsen av en robotarm förekommer inte på en enda rak linje. En serie mekanismer måste utöva en specifik mängd kraft i en specifik riktning för att få armen till ett visst avstånd från roboten.

Läkare har också använt rumsliga kinematik för att studera människors rörelse med proteslemmar. I en studie, vid Walter Reed Army Medical Center, täcktes en patient med ljusemittingDioder och filmade med en speciell kamera när de gick med ett protesben. Bilderna matades in i en dator och dioderna användes för att bilda en modell för patientens rörelse. Varje diod kan representera en fast punkt och tillät läkarna att objektivt mäta hur en patient rörde sig med en protes.