Il 14 novembre 2019 gli studenti del nostro laboratorio hanno seguito una lezione presso la prestigiosa Fabbrica d’Armi Pietro Beretta, a Gardone Val Trompia. Il direttore della Ricerca e Sviluppo, Marco Bassoli, ha illustrato agli studenti alcuni esempi applicativi dell’innovazione di processo e prodotto, illustrando quali siano le competenze e le collaborazioni necessarie a tradurre la ricerca in innovazione sul campo ed alcuni degli approcci adottati per gestire l’innovazione. Il responsabile del reparto prototipazione e validazione, Claudio Breda, coadiuvato da Lorenzo di Vinci, ha illustrato come pianificare e realizzare test su prodotto, evidenziando in particolare l’importanza della scelta dei sistemi di misura adatti. La giornata si è conclusa con un tour didattico tra l’affascinante collezione d’armi della famiglia fino ai reparti produttivi, laddove la tecnica incontra l’artigianalità dando forma a prodotti unici, ricchi di tradizione, passione ed innovazione. L’iniziativa è parte delle Lezioni in Fabbrica promossa da AIB e Università degli Studi di Brescia, e che il nostro laboratorio sostiene collaborando con importanti partner aziendali, offrendo agli studenti, un’occasione per imparare, conoscere e farsi conoscere sul territorio.
Il corso di misure del MMTLab prevede lo svolgimento da
parte degli studenti di esercitazioni pratiche su diverse tipologie di
misurazioni tramite banchi di prova, sensori IMU e altre strumentazioni del laboratorio.
I risultati ottenuti vengono validati tramite il confronto con i risultati di
calcoli teorici, analizzando l’incertezza a priori o per campionamento.
Alcuni dei gruppi utilizzano uno shaker per tarare
accelerometri, eseguire prove di fatiche a diverse frequenze e ampiezze d’onda
con masse fluttuanti o stabilire la rigidezza dinamica di un oggetto disegnando
le curve che descrivono il variare della sua frequenza naturale in funzione della
temperatura.
prova di fatica con shaker
Un progetto implica invece l’assemblamento e l’utilizzo del trifilar pendulum, uno strumento che
misura l’inerzia di un cerchione. Per validare il lavoro è necessario fare
delle prove con dati noti; in questo caso l’inerzia della piastra rotante, che
serve da base, viene calcolata tramite formule e il risultato viene poi
confrontato con i dati sperimentali. È possibile così stimare l’inerzia del
cerchione calcolando il periodo di oscillazione del pendolo.
Altri gruppi studiano i dati ricavati da sensori
opto-elettronici e IMU fissati su un fucile di TRAP durante un’esercitazione in
campo per analizzare gli angoli di beccheggio e imbardata dell’arma durante il
gesto atletico o stimare la traiettoria del proiettile utilizzando i dati
esportati dai sensori (giroscopio, accelerometro, orientamento quaternioni).
Sempre attraverso l’utilizzo di sensori IMU posizionati sui
giunti del braccio (spalla, gomito, polso) è possibile stabilire le fasi di
determinati movimenti oscillatori. Il programma deve riconoscere ed etichettare
autonomamente il gesto svolto tramite un algoritmo Machine Learning.
grafici sensori IMU
Gli estensimetri, ovvero sensori che misurano la
deformazione di una superficie, vengono impiegati dagli studenti per determinare
il centro di pressione di un corpo tramite una pedana poggiata su quattro
piedini sui quali vengono applicati i sensori.
Un altro gruppo utilizza gli estensimetri sulle stampelle strumentate per misurare
la forza esercitata; il risultato verrà validato tramite piattaforme di forza o
trasduttori a sensibilità nota.
stampella strumentata
Alcuni studenti studiano la cinematica del robot
collaborativo Sawyer per calcolare l’incertezza dei giunti facendogli assumere
diverse posizioni.
robot collaborativo Sawyer
Un gruppo indaga la ripetibilità della griglia sui supporti
spinali con il laser e un algoritmo MATLAB che valida la ripetibilità
attraverso la generazione di dati fittizi conosciuti a priori; altri valutano
la ripetibilità delle curve di forza e spostamento di alcuni provini tramite
banco di prova roto-assiale.
Uno
dei progetti del Laboratorio di Misure Meccaniche e Termiche è lo sviluppo di
un sistema che studi le diverse fasi del gesto atletico del tiro al piattello e
i fattori che influiscono sulla performance degli atleti tramite misurazioni
biomeccaniche.
Uno dei risultati più importanti della ricerca è stata l’individuazione,
mediante occhiali eye-tracking, della
differenza nei tempi di fissazione, saccade e primo movimento tra atleti
principianti ed esperti.
Si è inoltre notato, analizzando la dinamica del movimento grazie all’utilizzo
di due pedane di forza basate su quattro celle di carico, che nei
professionisti lo “spaghetto”, ovvero la traiettoria percorsa dal baricentro
durante l’intera fase di preparazione e tiro, risulta molto più corto che negli
esordienti, mentre l’aumento dell’inerzia del fucile con l’aggiunta di masse non
sembrerebbe influenzare la qualità di tiro dei diversi atleti.
La cinematica dell’azione è stata studiata invece tramite raggi infrarossi, marker
e cluster posizionati secondo uno schema anatomico sul tiratore durante la
prova su campo; con un software di visualizzazione a ogni marker è stata poi
associata la posizione del corpo corrispondente, in modo da ricreare
virtualmente il gesto atletico.
Progetto TRAP-LAB si espande coinvolgendo atleti volontari che intendano contribuire e sentirsi parte di questo progetto di ricerca innovativo sulla disciplina di Tiro a Volo. Sono aperte le adesioni!! Abbiamo riservato 30 posti. Affrettatevi tiratori! Per info: massimiliano.micheli@unibs.it
Il progetto TRAP-LAB nasce nel 2018, dalla collaborazione tra BRAIN (Beretta Research and INnovation Center) e l’MMTLab (Laboratorio di Misure Meccaniche e Termiche) dell’Università degli Studi di Brescia. Il progetto di ricerca si svolge nell’ambito del Tiro a Volo, nello specifico la disciplina olimpica TRAP, progettando e realizzando, un sistema di misura per la rilevazione sul campo di parametri biomeccanici legati all’atleta e all’arma, per ricercarne eventuali correlazioni con la performance sportiva. Lo studio mira sia ad approfondire la conoscenza del gesto atletico del tiro a volo, analizzandolo scientificamente, che a fornire sistemi di misura in grado di dare un valido supporto ad atleta ed allenatore per migliorare i risultati sportivi.
Perché ricerchiamo atleti come te? Attraverso il tuo contributo sarà possibile validare il sistema di misura e la tecnologia coinvolta, così che in futuro, atleti come te, potranno confrontarsi con il sistema ed ottenere una valutazione quantitativa della loro performance. È importante quindi che soddisfi i seguenti requisiti:
Sei un atleta di 3a Categoria o superiore?
Spari di media almeno 18 e ti alleni almeno 1 volta a settimana?
L’idea di far parte di un progetto di ricerca ti stimola?
Dove si svolgono i test? La location individuata è il campo da tiro, Concaverde, di Lonato del Garda (BS). https://www.trapconcaverde.it/
In che giorni si svolgono i test? Le sessioni di misura si effettuano sia nei giorni feriali che festivi. La giornata viene concordata con il gruppo di ricerca e con il gestore del campo.
Sono solo o in compagnia di altri atleti? Si pianificano giornate di test in cui si analizzano al più 10 atleti suddividendoli in gruppi da 2/3 atleti per ogni ciclo di misura (sessione di sparo, 25 piattelli).
Cosa serve per partecipare? Non serve nulla di particolare rispetto alle sessioni di allenamento a cui sei abituato. Porta il tuo fucile, le munizioni, i tuoi occhiali, le tue cuffie protettive e tutto ciò che ritieni necessario per una sessione di allenamento.Ti chiediamo solamente, se ti è possibile, di indossare un abbigliamento aderente privo di fasce riflettenti. Ad esempio, una tuta/pantaloncini da fitness e maglia aderente. In questo modo semplificherai, al team di ricerca, la fase di sensorizzazione, nella quale ti verranno applicati dei sensori per misurare i tuoi parametri.
Potreste descrivere come si svolge un test? Brevemente un test è composto dalle seguenti fasi:
Fase PRE-training [giorno X]: si rilevano le grandezze biomeccaniche di interesse relative all’atleta e all’arma.
Fase di TRAINING stroboscopico [da giorno X + 4 settimane]: l’atleta si allena con occhiali speciali per 4 settimane in completa autonomia.
Fase POST-training [al termine delle 4 settimane]: si rilevano le grandezze biomeccaniche di interesse relative all’atleta e all’arma al termine della fase di training con occhiale.
In cosa consiste una fase di PRE-training e POST-training? Le due fasi sono analoghe e vengono rilevate le medesime grandezze fisiche, a differenza che la fase PRE avviene 4 settimane prima della fase POST. Nello specifico le fasi PRE/POST-training sono così composte:
MISURE ANTROPOMETRICHE [30 min]: verranno rilevate le misure del tuo corpo e le caratteristiche dell’arma (massa/dimensioni).
SETUP SPERIMENTALE [30 min]: verranno applicati i dispositivi (sensori) necessari per misurare le grandezze fisiche.
SESSIONE DI SPARO [20 min]: andrai in pedana, con altri volontari sensorizzati come te, ed eseguirai una sessione di 25 piattelli. Nel frattempo, il sistema di misura provvederà ad acquisire le tue grandezze biomeccaniche (velocità, stabilità, forze, accelerazioni, fissità delle pupille, equilibrio etc..) necessarie per l’analisi e la validazione del sistema.
Quanto tempo richiedono le fasi di PRE/POST-training? Il tempo richiesto è piuttosto ridotto, meno di 2 ore per un’analisi completa.
Cosa devo fare durante la fase di TRAINING stroboscopico? Semplicemente ti verrà chiesto di indossare l’occhiale durante le tue quotidiane sessioni di allenamento e di registrare, attraverso un diario di allenamento personale (digitale/cartaceo) il numero di sessioni con e senza occhiale stroboscopico e il numero di piattelli colpiti.
Con che frequenza devo utilizzare l’occhiale? La frequenza di utilizzo deve essere compresa tra 1 e 3 volte a settimana per un totale compreso tra 25 e 75 piattelli/settimana. A titolo esemplificativo, si consiglia di utilizzare l’occhiale almeno per 25 piattelli consecutivi per ogni giornata di allenamento.
Quanto dura la fase di TRAINING stroboscopico? La durata di questa fase è di 4 settimane.
Durante la fase di TRAINING stroboscopico devo necessariamente recarmi al campo Concaverde per allenarmi? No. Puoi tranquillamente allenarti al campo da tiro più comodo per te.
Terminata la fase di allenamento stroboscopico? Al termine della fase di allenamento con l’occhiale stroboscopico, verrai ricontattato per sottoporti alla fase finale del test, ovvero la fase di POST-training, in cui ripeteremo le misurazioni già eseguite durante la fase di PRE-training.
Dove si svolgono le fasi di PRE/POST-training? Per queste due fasi del test è necessario che l’atleta si presenti al campo Concaverde di Lonato del Garda (BS).
Perché il test prevede due fasi in cui si effettuano le medesime misurazioni? Lo studio, oltre a validare il sistema di misura, si propone di valutare il miglioramento della performance atletica a seguito dell’utilizzo di dispositivi stroboscopici. Si è già dimostrato, in altre attività sportive, che l’allenamento stroboscopico migliora la capacità anticipatoria e la reattività del soggetto.
Come verranno trattati i miei dati? Ogni tipo di dato rilevato e misurato sarà trattato dal team di ricerca in forma anonima, nel rispetto delle norme vigenti sulla privacy. Potrai in qualsiasi momento chiedere la cancellazione dei tuoi dati individuali al responsabile dello studio.
Posso ritirami dallo studio? Certamente. Il progetto di ricerca fa affidamento solo su atleti volontari. Il tuo contributo è prezioso per noi, ma sei libero di aderire e/o ritirarti in qualsiasi momento senza fornire nessuna motivazione.
Quando verranno resi pubblici i risultati dello studio? Al termine dello studio i risultati medi complessivi verranno pubblicati su riviste scientifiche internazionali. I risultati individuali rimarranno invece riservati ed archiviati in forma anonima.
Incoraggiati dagli obiettivi raggiunti durante questo primo anno di sperimentazione, il team di ricerca Trap-Lab incontra la Federazione Italiana di Tiro a Volo, presentando lo stato attuale del progetto, i risultati raggiunti e le prospettive per lo sviluppo di nuove metodologie di allenamento nella disciplina del tiro a volo.
Il progetto è sempre più un laboratorio a cielo aperto, in cui atleti, istruttori e ricercatori possono testare, sperimentare e proporre approcci innovativi per il miglioramento della performance sportiva e del gesto atletico.
L’interesse riscosso e le riflessioni sollevate permettono al team Trap-Lab di procedere motivato verso lo sviluppo di tecnologia e conoscenza che possa essere, in futuro, un valido supporto per le giovani promesse del tiro a volo.
Nonostante le incerte condizioni meteo, team TRAP-Lab e BRaIN hanno svolto un’intensa giornata di test. Il nuovo sistema di acquisizione, installato in via sperimentale presso il campo TRAP CONCAVERDE di Lonato del Garda, permette di misurare la cinematica e la dinamica dell’atleta, sia prima che durante l’azione di tiro. Il test esplorativo permetterà la valutazione dell’affidabilità e della bontà del sistema e delle misure ottenute.
Le attività del laboratorio, in particolare l’iniziativa del Trap-Lab, hanno dato l’occasione al Giornale di Brescia di mostrare come aziende ed università possano collaborare efficacemente, per creare soluzioni innovative e conoscenza.
Non possiamo che ringraziare Brain e Beretta per avere coinvolto il laboratorio nell’iniziativa, che ha risvolti decisamente interessanti sia nel campo sportivo che tecnologico!
Grazie al lavoro di studenti e dello staff del laboratorio i visitatori del museo Santa Giulia hanno potuto provare direttamente il sistema di misura dello sguardo e scoprire le attività di ricerca del laboratorio di Misure Meccaniche e Termiche e del laboratorio di Visione per la Meccatronica.
Un sentito grazie a studenti, staff e visitatori interessati!
Orgogliosi dei brillanti risultati ottenuti dai nostri atleti azzurri durante le recenti competizioni sportive, nasce il progetto TRAP-Lab, promosso da Fabbrica d’Armi Beretta in collaborazione con il suo centro di ricerca BRAIN. Lo studio mira allo sviluppo di un sistema di misura, in grado di ricercare correlazioni tra grandezze cinematiche, dinamiche e fisiologiche rispetto alla performance, fornendo un valido supporto sia all’atleta che all’allenatore durante le sessioni di allenamento.
In occasione della Notte dei Ricercatori 2018 il laboratorio presenterà, nella magnifica cornice del Museo Santa Giulia a Brescia, le proprie attività di ricerca.
Prendendo spunto dal progetto TRAP-Lab, avviato dal laboratorio su richiesta di Fabbrica d’Armi Beretta e in collaborazione con il suo centro di ricerca BRAIN, ai visitatori verrà mostrato come sia possibile misurare dove cada lo sguardo di una persona, e, tramite sistemi intelligenti come il Machine Learning, riconoscere degli oggetti fisici anche con diversi angoli ed illuminazioni.
Ai visitatori saranno fatti provare degli occhiali in grado di rilevare lo sguardo, e, tramite programmi opportunamente addestrati, si identificheranno gli oggetti da loro osservati.
Il tutto consentirà di presentare in maniera interattiva i progetti dei laboratori di Misure Meccaniche e Termiche e di Visione per la Meccatronica, mostrando come strumenti innovativi, soprattutto basati su sistemi di misura ed analisi dati, possano essere applicati in maniera trasversale su un vasto campo di applicazioni possibili: dalle applicazioni biomeccaniche su pazienti paraplegici a quelle industriali per la sicurezza in quota, dall’allenamento di atleti del tiro a volo alla diagnostica del materiale ferroviario.
Chi fosse interessato all’evento può trovarci venerdì 28 settembre dalle 1430 alle 1830 in Santa Giulia. Se invece siete fuori città ricordatevi che la Notte dei Ricercatori è un’iniziativa Europea: cercate gli eventi più vicini a voi e scoprite la ricerca su www.meetmetonight.it!
