Senza Scarponi: “Sci Robot”, dalla Scienza all’allenamento funzionale dello Sci Alpino il passo è breve!
I Robot (in italiano Io Robot) è il titolo di un racconto di fantascienza apparso sulla rivista Amazing Stories nel gennaio di 84 anni fa. Era il 1939 quando a firma di Eando Binder, pseudonimo usato dai fratelli Earl e Otto (EandO = Eando) Binder , iniziò la serie di racconti che vedevano come protagonista Adam Link un essere meccanico, costruito dal Dott. Link, capace di agire autonomamente attraverso una mente artificiale.
A seguito dell’enorme successo di pubblico ottenuto dalla pubblicazione del primo racconto ne vennero scritti altri, che riscossero un significativo interesse nell’allora diciannovenne Isaac Asimov che poi scrisse, fra il 1940 e il 1950, una serie di racconti che vedeva protagonisti i «Robot Positronici».
Quello fu solo l’inizio di una saga che aveva come tema principale l’interazione fra il genere umano e i robot, correlati fra loro da quella visione morale che l’esimio scienziato/scrittore Asimov aveva sulla robotica. Tanto che il fulcro di tale eccelso pensiero sfociò nella redazione delle «tre leggi della robotica», che generano tutt’oggi elucubrazioni filosofico-operative sulle loro apparenti contraddizioni ed eventuali falle, sviluppate tra il pensiero emotivo umano e quello operativo dell’intelligenza artificiale, sempre più rivolta, in un futuro nemmeno troppo distante, in scelte autonome e non immediatamente controllabili.
In questa foto vediamo Matteo Massarenti dello SC Edelweiss alle prese con la Low Hex Bar strumento ideato e preposto per l’allenamento dello sci alpino
Da quando nella fantascienza si è iniziato a parlare di robotica; da quando la robotica sta diventando sempre più una realtà dove la stessa potrebbe assumere scelte al di la del diretto controllo umano, ci poniamo quesiti su quanto l’intelligenza artificiale potrà -e in che modo- sostituire quella umana e quanto la stessa, potrà essere un pericolo per l’uomo.
Tralasciando questi pensieri di ordine psico-filosofico-sociale, non possiamo esimerci dal fatto che la scienza ci porta, sempre più spesso, ad osservare quanto la tecnologia progredisce nel creare macchine robotizzate in grado di favorire o sostituire l’uomo in determinate funzioni operative.
Addirittura la scienza studia e mette in atto dispositivi robotizzati che possano aiutare nel movimento, umani con particolari disabilità. La costruzione di questi dispositivi si basa sullo studio del movimento umano e come lo stesso possa essere imitato da apparecchiature meccaniche, che magari possano supplire, attraverso una intelligenza artificiale a deficit psicomotori umani. Opera nobile ed essenziale della robotica che può far vivere una «normalità» a tutti coloro che sfortunatamente non la possiedono o l’abbiano perduta.
La bioingegneria attraverso l’applicazione della disciplina scientifica della BIOMECCANICA, studia le dinamiche fisico≠matematiche inerenti al gesto tecnico agonistico dello sci alpino, per elaborare dati inerenti al movimento e all’equilibrio dello sciatore, indagando contemporaneamente sul comportamento e le proprietà degli organi e sitemi. Si verifica, inoltre, attraverso il modello di prestazione, le esigenze dell’atleta nell’ambito delle capacità motorie e come allenarle attraverso la preparazione fisico≠atletica, fino a giungere alla creazione di strumenti ideali per l’allenamento funzionale dello sci alpino, per ogni ordine ed età di atleta. (in azione Lorenzo Moschini del GS Esercito)
Questo implica un maggiore interesse nei confronti dello studio del movimento umano e come trasferirlo nella replica della meccanica artificiale. Quindi si parte dal movimento umano per giungere a quello artificiale. Per far ciò ci si avvale di una disciplina scientifica che studia il movimento umano – «bio» – nelle sue implicazioni ed interazioni tra l’organismo e l’ambiente, in termini di analisi matematica attraverso lo studio della scienza fisica della «meccanica».
Ecco quindi nascere quella disciplina scientifica nota con il nome di BIOMECCANICA, branca della bioingegneria dedita allo studio del movimento e dell’equilibrio umano e animale, indagando contemporaneamente sul comportamento e le proprietà degli organi preposti a tale scopo.
Nello sci alpino la biomeccanica trova applicazione nella ricerca e rilevazione di dati che possano dare correlazioni matematiche sull’azione delle forze che interagiscono sull’atleta, derivate dal gesto tecnico specifico; così come pure ricavare dati utili sulla resistenza meccanica dell’apparato locomotore umano o sui materiali utilizzati.
Tutti questi dati sono fondamentali per lo sport-scientist che elabora piattaforme teorico-pratiche di allenamento funzionale da condividere con lo staff tecnico, preparatori atletici e con aziende produttrici di materiali e strumenti idonei alla preparazione fisico-atletica dello sci alpino.
Pietro Pinzini, SC Edelweiss e Achille Salamini dello SCC di Rovereto assistiti da Walter Stacco
QUANDO IL FUTURO E’ OGGI
SenzaScarponi è entrata in contatto con il Centro Studi e Ricerche della Gabel per indagare su alcune ricerche di bioingegneria in corso d’opera, che potremmo definire lo stato dell’arte nella rilevazione e studio di dati che possano identificare meglio le peculiarità biomeccaniche dell’attuale sci alpino agonistico. Dati che in futuro potranno essere utili a tecnici e preparatori atletici per elaborare corrette procedure di allenamento basate su dati numerici scientifici non solo oggettivi e quindi generali, ma addirittura soggettivi, altresì ricavati dall’analisi del movimento tecnico dell’atleta in esame. In questo caso l’atleta per eccellenza, come vediamo dalle foto, è Giuliano Razzoli.
Nella Foto «statica» qui sotto, col simbolo cerchiato, sono riportati i punti di posizionamento dei sei rilevatori di movimento: quattro sull’attrezzatura e due sul corpo dell’atleta. Questi sensibilissimi sensori sono stati rispettivamente posizionati sul: bastoncino destro – bastoncino sinistro – scarpone dx – scarpone sx – bacino e collo.
La posizione dei sensori è importante in quanto deve servire ad acquisire il maggior numero di dati sensibili (e utili) al monitoraggio completo delle dinamiche bio-meccaniche di tutte le parti del corpo, in modo tale da dare indicazioni realmente correlate all’azione tecnica dello sci alpino moderno.
In questo caso parliamo di angolazione, accelerazione, velocità e forze che interagiscono nei vari momenti della sciata agonistica. Infatti p.es.: i sensori posizionati sui bastoncini sono risultati molto utili per quanto riguarda i tempismi rilevati nelle fasi di spinta che avvengono alla partenza e che producono quella accelerazione d’azione che diventa sempre più importante nella gare di sci, come notiamo sempre più spesso dalle rilevazioni degli intertempi nelle competizioni di Coppa del Mondo.
Infatti, da tempo noi di SenzaScarponi ci dedichiamo all’allenamento funzionale della partenza dal cancelletto, perché come amiamo dire: «Quello che si guadagna in partenza si può solo perdere – ma quello che si perde in partenza difficilmente si può recuperare». In un prossimo futuro il centro studi e ricerche della Gabel prospetta l’inserimento di un sensore per rilevare e capire anche la potenza utilizzata dagli atleti nella fase di spinta e uscita dal cancelletto e che caratterizzano i primi decimi di secondo di gara che, come detto, possono essere molto importanti per «fare la differenza» in gara.
Tramite l’utilizzo dei sensori possiamo ricavare i tempismi di ogni singolo istante della prova, i tempismi tra due azioni differenti come (p.es.): prima e seconda spinta – prima spinta e la prima angolazione massima laterale (corrispondente alla prima curva) – distanza temporale tra l’angolazione massima di una curva – momento in cui l’atleta si trova sulla massima pendenza e l’angolazione della curva successiva (tempismi tra una porta e l’altra). Inoltre, risultano molto interessanti i tempismi di ingresso e uscita curva dei diversi segmenti corporei presi in considerazione (scarponi/gambe e bacino/spalle).
Parlando invece di riferimenti spaziali come piani, assi e angoli andiamo a vedere (Foto qui sotto) più nello specifico come la raccolta di tali dati dati siano utili per una corretta analisi biomeccanica nell’ambito della ricerca scientifica riferita alla tecnica dello sci moderno. Tutti i sensori contengono all’interno un accelerometro, un giroscopio e un magnetometro, questi tre rilevatori sono associati tra loro attraverso dei codici di calcolo per ottenere tutti i dati riferiti alle angolazioni sui tre (X, Y e Z) assi presi in considerazione e relative (YAW PITCH e ROLL) dinamiche biomeccaniche, oltre alle informazioni sui tempismi e sulle velocità. Inoltre, all’interno dei moduli è presente un sensore di pressione, che rileva anche il dislivello tra i punti di rilevazione (partenza e arrivo).
L’immagine rappresenta gli assi presi in considerazione su cui vengono poi fatte le analisi angolari e temporali, queste analisi e questi assi vengono riportati, nel report finale, per ogni modulo di monitoraggio (i sensori).
L’asse verticale X (YAW) rappresenta le imbardate dello sciatore, ovvero l’indirizzamento e quindi anche le traiettorie che seguono le varie parti del corpo prese in considerazione durante l’esercizio di conduzione della curva: maggiore risulta essere questo angolo, maggiore sarà l’azione di chiusura di curva che attua lo sciatore. Idealmente l’angolo di imbardata del bacino e delle spalle dovrà essere minore rispetto a quello degli scarponi. Infatti qualora ciò non avvenisse, significherebbe che l’atleta tenderebbe erroneamente a «seguire la curva» con la parte alta del corpo, provocando una serie di errori nella conduzione stessa. In uno slalom gigante gli angoli di imbardata degli scarponi saranno maggiori rispetto ad una discesa libera.
L’asse Y (PITCH) rappresenta l’«antero-posteriorità» dello sciatore e cioè tutti quei spostamenti antero-posteriori (in avanti e indietro) dei segmenti corporei che lo sciatore attua nell’azione tecnica e che caratterizzano notevolmente la sciata agonistica moderna. La raccolta ed interpretazione di tali dati è molto complessa e difficoltosa in quanto le variabili da prendere in esame sono molteplici e mutevoli poiché vanno a variare molto anche a seconda delle condizioni della neve o avvallamenti, anche solamente in base ai «segni» che si sono venuti a formare all’interno del tracciato durante la prova.
L’asse Z (ROLL) rappresenta gli spostamenti laterali (inclinazioni) dello sciatore. I dati rivelati sono molto significativi poiché forniscono indicazioni utili sulle inclinazioni laterali di tutti i segmenti corporei dello sciatore nel momento di massima l’inclinazione all’interno della fase di curva. Tramite l’utilizzo di questi particolari sensori, il centro studi e ricerche della Gabel ha rilevato che gli angoli di inclinazione laterale (ROLL) degli scarponi sono maggiori di quelli del bacino che è a sua volta è maggiore di quella delle spalle. Questi valori li vediamo rappresentati graficamente nella Foto 5 e risultano essere indicativamente intorno ai 65-80° per i piedi, 20-35° per il bacino e 10-25° per le spalle.
Ringraziando il Centro Studi e Ricerche della Gabel, SenzaScarponi è sempre a disposizione di tutti coloro che svolgono ricerca scientifica atta al miglioramento etico della performance sportiva e anche di coloro che si occupano di allenamento nello sci alpino. Senza Scar
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