La parete da arrampicata intelligente: realizzata grazie ai sensori multi-asse e a QuantumX di HBM

MACLoC è l’acronimo di Multi-Axis Climbing Load Cells (celle di carico multi-asse per arrampicata), per l’analisi delle prestazioni nell’arrampicata sportiva, un team di ricercatori e studenti del Politecnico di Torino e del Politecnico di Milano. Insieme a HBM, il gruppo di progetto ha sviluppato il prototipo di un nuovo tipo di parete da arrampicata “intelligente”, che è stato registrato all’Ufficio Brevetti Europeo. Combinando dei trasduttori di forza multi-asse e il sistema di acquisizione dati Quantum X, la parete offre agli scalatori informazioni in tempo reale sulle forze di contatto e il centro di massa. Queste importanti informazioni riguardo alla meccanica dell’arrampicata consentono miglioramenti tecnici in tempi brevi in un settore sportivo complesso e in crescita.

 

Problema

MACLoC intendeva ottenere informazioni riguardo alla meccanica dell’arrampicata per fornire agli atleti un feedback dettagliato sui progressi dell’allenamento e sulle tecniche in uso. La misurazione della forza sulle prese doveva essere precisa indipendentemente dal punto di applicazione della forza.

Soluzione

Le prese su una parete da arrampicata standard sono state dotate di trasduttori di forza multi-asse. Collegando questi sensori con il sistema di acquisizione dati QuantumX è stato possibile realizzare funzionalità di elaborazione dati e analisi in tempo reale.

Risultati

Con l’aiuto di HBM, MACLoC ha sviluppato una parete di arrampicata innovativa e un sistema di analisi dati per l’acquisizione sempre più semplice e veloce di tecniche di arrampicata singole e professionali.

Vista del trasduttore di forza multi-asse all’interno della presa della parete

Il team di ricerca MACLoC

La catena di misura

Arrampicata sportiva – Una sfida per il corpo e per la mente

L’arrampicata in palestra è uno sport che sta diventando, a ragione, sempre più popolare in tutto il mondo: come la maggior parte degli sport, l’arrampicata combina stamina e forza, sia fisica che emotiva. Attualmente, i principianti trovano molto faticoso padroneggiare le prese e le tecniche corrette. Per mantenere la presa e bilanciare il peso correttamente sulle pareti da arrampicata, è necessario combinare gli sforzi di un allenatore esperto e un numero elevatissimo di tentativi.

E se invece fosse la parete stessa a fornire all’atleta un feedback personalizzato sul suo percorso di apprendimento? Questa “parete da arrampicata intelligente” è un’idea del  team di ricerca MACLoC dell’Alta Scuola Politecnica di Torino e Milano. Supportato da HBM e RGTech, il team ha sviluppato una parete da arrampicata con trasduttori di forza multi-asse in grado di identificare le forze di contatto dello scalatore e di calcolarne il centro di massa in tempo reale. A questo scopo, i sensori multi-asse sono stati dotati di estensimetri HBM e collegati a un modulo MX840B del sistema di acquisizione dati QuantumX di HBM.

Il ruolo del trasduttore di forza

Un sensore di forza posizionato su ciascuna presa in grado di misurare le forze lungo le tre direzioni dello spazio, normalizzato in base al peso dello scalatore, può fare da ponte tecnologico tra la tecnica sportiva e la potenza del corpo. In particolare, la conoscenza delle quattro forze applicate consente di tracciare la posizione del centro di massa del corpo lungo il percorso per monitorare la corretta distribuzione del carico. Per analizzare l’efficienza e la correttezza dei movimenti dello scalatore è possibile utilizzare un percorso di arrampicata con 10-12-14 prese intelligenti.

Questa sintesi può essere realizzata in due modi diversi: confrontando i dati di un atleta amatoriale e di un professionista per evidenziare le differenze tecniche significative oppure monitorando i progressi di un singolo scalatore per vedere quale gesto o coordinazione del corpo ha provocato il miglioramento. Scalatori diversi su un percorso dato, infatti, solitamente mostrano comportamenti diversi.

"Oltre all’ottima assistenza fornita durante le fasi di test e valutazione del progetto, questo prodotto ampio e versatile ci ha fornito un altro motivo per lavorare con HBM per questa applicazione particolare: ci ha consentito infatti di trovare una soluzione completa per il nostro progetto. Abbiamo optato per gli estensimetri e il modulo MX840B di QuantumX per sviluppare il prototipo della parete da arrampicata dotata di sensori."

Citazione della Professoressa Raffaella Sesana del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino. La partnership tra HBM e il team di ingegneri dell’Alta Scuola Politecnica dura ormai da oltre trent’anni.

La curva di apprendimento

Quando si osservano gli atleti professionisti, si ha spesso l’impressione che non facciano fatica a completare il percorso di arrampicata. Uno scalatore esperto userà sicuramente meno forza in rapporto al proprio corpo rispetto a un principiante e le sue migliori prestazioni non saranno soltanto il risultato di una capacità atletica maggiore. Oltre al confronto tra gli atleti, bisogna notare che lo stesso scalatore che ripete un dato percorso più volte migliora la propria applicazione della forza sulla parete, anche solo dopo poche ore di allenamento.

Questo fatto non è sicuramente dovuto a un miglioramento miracoloso della forza, ma a un miglioramento della coordinazione e della postura. Misurando l’evoluzione di queste prestazioni, ci si può aspettare che la forza sugli assi diminuisca con il numero di ripetizioni fino a un certo asintoto, come quando si carica un condensatore. Durante l’allenamento, ciò può essere considerato come la curva di apprendimento dello scalatore su un percorso specifico.

I vantaggi del prototipo

Queste due modalità di analisi combinate possono portare ad altre analisi interessanti: confrontare la curva di apprendimento di scalatori diversi, oltre a sapere come gli scalatori esperti eseguono il percorso e applicano le forze sulle prese di arrampicata può aiutare allenatori e atleti con lo sviluppo di programmi di allenamento specifici finalizzati a ottenere risultati migliori in un periodo di tempo più breve. Nonostante i numerosi vantaggi elencati qui sopra, finora si è agito molto poco in questa direzione, in particolare a causa dei costi elevati di una parete equipaggiata con strumentazione idonea, oltre a una certa “avversità” da parte degli scalatori più tradizionalisti che guardano alla tecnologia con sospetto.

Dopo che il prototipo è stato sviluppato con successo, il modello è stato brevettato.

Informazioni su MACLoC

MACLoC (Multi-Axis Climbing Load Cells – celle di carico multi-asse per arrampicata) è il nome di un progetto presentato dall’Alta Scuola Politecnica in occasione della dodicesima edizione della Fiera A&T- Automation and Testing di Torino. Guidato dalle professoresse Raffaella Sesana e Daniela Maffiodo (DIMEAS, Politecnico di Torino) e da Alessandro Colombo (DEIB, Politecnico di Milano), un gruppo di 8 studenti ha sviluppato un approccio all’arrampicata basato sulla tecnologia. Questo sport è stato scelto sia per la sua crescente popolarità che per la sua complessità. La misurazione delle forze di contatto e il calcolo del centro di massa aiutano a capire i meccanismi dell’arrampicata, consentendo un’ottimizzazione più rapida della tecnica e delle sessioni di allenamento.

Contenuti correlati

QuantumX: DAQ universale e distribuibile
Sistema di acquisizione dati QuantumX (DAQ): è perfetto per ogni esigenza di prova e misura. È HBM il fornitore di questo sistema.
Estensimetri
Estensimetri (ER) HBM per tutti i generi di applicazione: analisi sperimentale delle sollecitazioni, prove di durevolezza, costruzione di trasduttori
Come funziona un sensore multi-asse?
I sensori multi-asse misurano forze e coppie su tre assi. Questo articolo spiega come funzionano questi sensori.
Sensori OEM
Risolvere i problemi dei clienti con i sensori OEM praticamente senza modificare i sistemi preesistenti.
Contatti Prego, contattateci se desiderate conoscere cosa può offrirvi la HBM.