Die intelligente Kletterwand: Ermöglicht durch Mehrkomponentenaufnehmer und QuantumX von HBM
Das Akronym MACLoC steht für Multi-Axis Climbing Load Cells (in Klettergriffe integrierte Mehrkomponentenaufnehmer) zur Leistungsanalyse beim Sportklettern, entwickelt von einem Team von Wissenschaftlern und Studenten der gemeinsamen akademischen Einrichtung der Technischen Universitäten Mailand und Turin (Alta Scuola Politecnica). Zusammen mit HBM entwickelte die Projektgruppe den Prototyp für eine neue Art „intelligenter“ Kletterwand, die beim Europäischen Patentamt angemeldet wurde. Die Wand kombiniert Mehrkomponentenaufnehmer und ein Datenerfassungssystem QuantumX, um Kletterern Echtzeitinformationen zu Griff-Kontaktkräften und Körperschwerpunkt zu liefern. Diese wertvollen Einsichten in die Mechanik des Kletterns ermöglichen schnelle Technikverbesserungen in einer hoch komplexen und wachsenden Sportart.
Das Problem
MACLoC sollte Einsichten in die Mechanik des Kletterns sammeln, um Sportlern ein detailliertes Feedback zu ihrem Trainingsfortschritt und der eingesetzten Technik zu liefern. Die Kraftmessung an den Griffen musste genau sein, unabhängig vom Krafteinleitungspunkt.
Die Lösung
Griffe an einer normalen Kletterwand wurden mit Mehrkomponentenaufnehmern bestückt. Für die Echtzeitdatenverarbeitung und Live-Auswertung wurden diese Sensoren an ein Datenerfassungssystem QuantumX angeschlossen.
Die Ergebnisse
Mit Hilfe von HBM konnte MACLoC eine innovative Kletterwand inklusive eines Datenerfassungssystems für die schnellere und einfachere Erfassung professioneller und individueller Klettertechniken entwickeln.
Ansicht des mehrachsigen Kraftaufnehmers innerhalb des Wandhalters
Das MACLoC Forschungsteam
Die Messkette
Sportklettern – Eine Herausforderung für Körper und Geist
Indoor-Klettern ist zurzeit weltweit ein Trendsport, und das aus gutem Grund; wie die meisten Sportarten kombiniert das Klettern Durchhaltevermögen und Kraft, sowohl physisch als auch emotional. Und tatsächlich fällt es heute vielen Neulingen schwer, die richtigen Griffe und Techniken zu meistern. Um die Griffe an Kletterwänden richtig zu fassen und das Körpergewicht korrekt zu verlagern, sind sowohl die Bemühungen eines erfahrenen Trainers als auch endlos viele Versuche erforderlich.
Aber was wäre, wenn die Wand selbst dem Sportler individuelles Feedback zu seinem Lernfortschritt geben könnte? Diese „intelligente Kletterwand“ ist die Idee des MACLoC-Forschungsteams der Alta Scuola Politecnico in Turin und Mailand. Mit Unterstützung durch HBM und RGTech hat das Team eine Kletterwand mit Mehrkomponentenaufnehmern entwickelt, mit der in Echtzeit die Griff-Kontaktkräfte des Kletterers erkannt und ihr Körperschwerpunkt berechnet werden kann. Dazu wurden die Mehrkomponentensensoren mit Dehnungsmessstreifen von HBM ausgestattet und an ein Modul MX840B des Datenerfassungssystems QuantumX von HBM angeschlossen.
Neben dem exzellenten Service im Verlauf der Prüfungen und der Auswertungsphase des Projekts, war das große und vielseitige Produktangebot ein weiterer Grund, bei dieser speziellen Anwendung mit HBM zusammenzuarbeiten. Dadurch konnten wir eine Komplettlösung für unser Projekt finden. Wir entschieden uns für Dehnungsmessstreifen und das QuantumX-Modul MX840B, um den Prototyp der mit Sensoren bestückten Kletterwand zu entwickeln.
Zitat Professor Raffaella Sesana vom Fachbereich für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Alta Scuola Politecnica in Turin. Die Partnerschaft zwischen HBM und dem Ingenieurteam der Alta Scuola Politecnica besteht nun seit mehr als drei Jahrzehnten.
Die Lernkurve
Beobachtet man Profisportler, gewinnt man leicht den Eindruck, dass sie eine Kletterroute nahezu ohne Anstrengung bewältigen. Es ist zu erwarten, dass ein Kletterer, der über mehr Erfahrung verfügt, im Verhältnis zu seinem Körpergewicht weniger Kraft einsetzen wird als ein Anfänger; dabei wird die höhere Leistung des ersteren nicht allein das Ergebnis einer größeren sportlichen Leistungsfähigkeit sein. Abgesehen von einem solchen Vergleich verschiedener Sportler, sollte auch beachtet werden, dass ein und derselbe Kletterer, der eine Route mehrmals wiederholt, sich ebenfalls hinsichtlich der auf die Wand aufgebrachten Kraft weiterentwickeln wird, bereits nach ein paar Trainingsstunden.
Diese Tatsache ist sicherlich nicht auf eine wundersame plötzliche Kraftsteigerung zurückzuführen, sondern eher auf bessere Koordination und Körperhaltung. Misst man die Entwicklung solcher Leistungen, ist zu erwarten, dass die auf die Achsen aufgebrachte Kraft mit der Anzahl der Wiederholungen bis zu einer gewissen Asymptote abnimmt, wie beim Laden eines Kondensators. Dies kann man als die Lernkurve des Kletterers beim Training in einer bestimmten Route betrachten.
Die Vorteile des Prototyps
Diese beiden Arten der Auswertung in Kombination ermöglichen viele andere interessante Analysen: ein Vergleich der Lernkurven verschiedener Kletterer sowie das Wissen, wie erfahrene Kletterer die Route durchsteigen und Kraft auf Klettergriffe aufbringen, könnte Trainern und Trainierenden bei der Entwicklung spezieller Trainingsprogramme helfen, um in kürzerer Zeit bessere Ergebnisse zu erzielen. Trotz der zahlreichen oben angeführten Vorteile, wurde in dieser Hinsicht bisher nicht viel unternommen, hauptsächlich aufgrund der Kosten für die Ausstattung einer Wand zu diesem Zweck, aber auch wegen eines gewissen Grads an „Misstrauen und Ablehnung“ gegenüber Technik unter konservativen Kletterern.
Nach der erfolgreichen Entwicklung des Prototyps wurde das Modell nun zum Patent angemeldet.
Über MACLoC
MACLoC (Multi-Axis Climbing Load Cells) war ein Projekt der Alta Scuola Politecnica im Rahmen der 12. A&T- Automation and Testing-Messe in Turin, Italien. Unter Leitung der Professorinnen Raffaella Sesana und Daniela Maffiodo (beide DIMEAS, Alta Scuola Politecnica, Turin) sowie Alessandro Colombo (DEIB, Alta Scuola Politecnica, Mailand) entwickelte eine Gruppe von 8 Studierenden einen technikbasierten Ansatz für das Klettern. Diese Sportart wurde aufgrund ihrer wachsenden Beliebtheit und ihrer Komplexität ausgewählt. Das Messen der Griff-Kontaktkräfte und die Berechnung des Körperschwerpunkts hilft dabei, die Mechanik des Kletterns zu verstehen und ermöglicht daher eine schnellere Optimierung von Klettertechnik und Trainingseinheiten.