La pared de escalada inteligente, con sensores multicomponentes y QuantumX de HBM

MACLoC es el acrónimo de Multi-Axis Climbing Load Cells (células de carga multicomponentes para escalada), un equipo de investigadores y estudiantes de las universidades politécnicas de Turín y Milán, dedicado a analizar el rendimiento en la escalada deportiva. En colaboración con HBM, el grupo de este proyecto ha creado un prototipo de un nuevo tipo de pared de escalada “inteligente” y lo ha registrado ante la Oficina Europea de Patentes. Esta pared incorpora transductores de fuerza multicomponentes y un sistema de adquisición de datos QuantumX que proporciona a los escaladores información en tiempo real sobre su fuerza de contacto y su centro de masa. Esta información sobre la mecánica de la escalada es muy valiosa y ayuda a mejorar la técnica de forma rápida en un deporte como este, que gana adeptos con rapidez a pesar de su alta complejidad.

 

Problema

El grupo MACLoC tiene el objetivo de obtener datos acerca de la mecánica de la escalada, con el fin de ofrecer a los atletas información valiosa sobre sus progresos técnicos. La medición de la fuerza en los agarres debe ser precisa, sea cual sea el punto de introducción de la fuerza.

Solución

Se equiparon los agarres de una pared de escalada normal con transductores de fuerza multicomponentes. A continuación, estos sensores se conectaron a un sistema de adquisición de datos QuantumX, que aportó funciones de procesamiento en tiempo real y análisis en vivo.

Resultados

Con la ayuda de HBM, MACLoC ha desarrollado una innovadora pared de escalada y un sistema de análisis de datos, que acelera y simplifica la tecnificación de los escaladores, a escala profesional e individual.

Vista del transductor de fuerza multicomponentes incorporado a un agarre de la pared.

El equipo investigador de MACLoC

La cadena de medida

Escalada deportiva: un desafío para el cuerpo y la mente

El deporte de la escalada indoor es tendencia en todo el mundo, y por muy buenas razones. Como la mayoría de los deportes, combina fuerza y resistencia, tanto a nivel físico como emocional. Sin embargo, los principiantes deben hacer un esfuerzo extenuante hasta dominar correctamente los agarres y las técnicas. Para aprender a colgarse de los agarres de las paredes de escalada y desplazar el peso del cuerpo de forma correcta se requieren muchísimos intentos y la ayuda de un monitor con experiencia.

Ahora bien, ¿qué ocurriría si la propia pared diera al escalador información individualizada sobre su proceso de aprendizaje? Esa “pared de escalada inteligente” es precisamente el invento del equipo de investigación MACLoC de la Alta Scuola Politecnica de Turín y Milán. Con la ayuda de HBM y RGTech, este equipo ha desarrollado una pared de escalada equipada con transductores de fuerza multicomponentes, capaces de identificar las fuerzas de contacto de los escaladores y de calcular su centro de masa en tiempo real. En el proyecto se utilizaron sensores multicomponentes basados en tecnología de galgas extensométricas y se conectaron a un módulo MX840B del sistema de adquisición de datos QuantumX de HBM.

El papel del transductor de fuerza

Cada agarre individual lleva integrado un sensor de fuerza capaz de medir las fuerzas en las tres componentes espaciales y normalizarlas con respecto al peso del escalador. Esa tecnología puede ser el puente tecnológico entre la técnica y la fuerza física. En especial, cuando se conocen las cuatro fuerzas en juego es posible representar la posición del centro de masa del cuerpo a lo largo de una vía de escalada. Esta información es importante para controlar que la distribución de la carga sea la correcta. Se puede utilizar una vía de escalada con 10-12-14 agarres “inteligentes” de este tipo para analizar la eficiencia y corrección de los movimientos del escalador.

Básicamente, hay dos formas de llevar a cabo este análisis: comparando los datos de un escalador aficionado con los de otro profesional, para destacar la diferencias técnicas más llamativas, o bien haciendo un seguimiento de las mejoras de un escalador individual, para poner de manifiesto qué acciones o qué coordinación del cuerpo están detrás de cada mejora. De hecho, cuando varios escaladores se enfrentan a una misma vía, su comportamiento suele ser distinto.

"Aparte del excelente servicio que nos prestaron durante la fase de pruebas y evaluación del proyecto, otro de los motivos para trabajar con HBM en esta aplicación concreta ha sido su amplia y versátil oferta de productos. Nos han suministrado una solución completa para nuestro proyecto. Para nuestro prototipo de pared de escalada sensorizada, elegimos galgas extensométricas y un MX840B QuantumX".

Cita de la profesora Raffaella Sesana, de Departamento de Mecánica y Tecnología Aeroespacial de la Universidad Politécnica de Turín. La colaboración entre HBM y el equipo de ingeniería de la Alta Scuola Politecnica dura ya más de tres décadas.

La curva de aprendizaje

Cuando se observa a un atleta profesional hacer una vía, da la impresión de que escala sin esfuerzo. Es de esperar que un escalador más experimentado use menos fuerza en relación con su masa corporal en comparación con un principiante. O, en otras palabras, si su rendimiento es mejor, no se debe solo a su mayor capacidad atlética. Dejando a un lado por un momento las comparaciones entre atletas, también se produce una evolución en la fuerza que aplica sobre la pared un mismo escalador que repite una cierta vía varias veces, incluso después de tan solo unas pocas horas de entrenamiento.

Por supuesto, esta mejora no se debe a un aumento repentino y milagroso de la fuerza, sino a una mayor coordinación y a una optimización postural. Cuando se mide la evolución de ese rendimiento es de esperar que la fuerza a lo largo de los ejes se vaya reduciendo con el número de repeticiones hasta alcanzar una asíntota, de manera similar al proceso de carga de un condensador. Durante las prácticas, este proceso se asimila a la curva de aprendizaje del escalador en una vía específica.

Las ventajas del prototipo

Si se combinan estos dos modelos de análisis se abre la puerta a otras posibilidades interesantes. Por ejemplo, comparar las curvas de aprendizaje de distintos escaladores, al igual que conocer cómo hace la vía un escalador experimentado y cómo aplica fuerzas en los agarres, puede ayudar a los monitores y a los aprendices a desarrollar programas de entrenamiento específicos, con el fin de conseguir mejores resultados en un periodo de tiempo más corto. Pese a las numerosas ventajas, hasta ahora se ha avanzado poco en esta dirección. Fundamentalmente debido al coste de instrumentar un pared con estos fines aunque, todo hay que decirlo, también debido a una cierta “animadversión” hacia la tecnología entre los escaladores más puristas.

A la vista del éxito del desarrollo de este prototipo, se ha solicitado la patente del modelo.

Acerca de MACLoC

MACLoC (Multi-Axis Climbing Load Cells) fue un proyecto de la Alta Scuola Politecnica en el contexto de la 12ª edición de la feria profesional A&T- Automation and Testing, celebrada en Turín, Italia. El proyecto estuvo liderado por las profesoras Raffaella Sesana y Daniela Maffiodo (ambas DIMEAS, Universidad Politécnica de Turín), junto a Alessandro Colombo (DEIB, Universidad Politécnica de Milán) y un grupo de ocho estudiantes, y consistió en un enfoque tecnológico de la escalada. Se eligió este deporte debido a su creciente popularidad y a su complejidad. La medida de las fuerzas de contacto y el cálculo del centro de masa ayuda a entender la mecánica de la escalada. A partir de ahí, es posible optimizar con mayor rapidez la técnica de escalada y las sesiones de entrenamiento.

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