Sensori a ultrasuoni per il tiro con l'arco: Loke 2009

Più che uno studio, l'articolo descrive uno strumento: un sistema economico, costruito alla Monash University in Malesia per l'Istituto nazionale dello sport, che misura con sensori a ultrasuoni quanto si muove l'arco mentre l'arciere mira. Quattro sensori, fissati con fascette sull'arco e sullo stabilizzatore, misurano la distanza da due superfici di riferimento, una orizzontale e una verticale. Dalle distanze il programma ricava gli spostamenti dell'arco in millimetri e le sue rotazioni attorno a due assi, e per ogni tiro calcola una varianza che gli autori usano come indice della stabilità.

Nell'articolo non ci sono dati di arcieri: nessun campione, nessun tiro misurato, nessun confronto con un altro strumento. I numeri riportati riguardano il sistema: la variazione di distanza più piccola che riesce a cogliere è di circa 0,4 mm, e la frequenza di acquisizione è di circa 18 campioni al secondo, che gli stessi autori giudicano bassa (indicano come obiettivo più di 50).

I sensori sono quattro Parallax Ping, con una portata da 2 cm a 3 metri, collegati a un microcontrollore Basic Stamp II che comunica con il computer attraverso la porta seriale; il programma è scritto in LabVIEW. Ogni sensore misura il tempo di andata e ritorno dell'impulso, e la distanza è quel tempo moltiplicato per la velocità del suono e diviso per due. Due sensori lavorano su un asse e due sull'altro: la distanza tra i due sensori di una coppia deve restare fissa, perché da lei dipende il calcolo degli angoli, mentre la posizione esatta sull'arco non conta. Il segnale è ripulito con una media mobile su blocchi di cinque campioni, che sostituisce i valori anomali.

L'interfaccia ha cinque schede: i dati dell'allenamento, la visualizzazione in tempo reale, l'elaborazione dopo la sessione con la varianza di ogni tentativo, la riproduzione del movimento e il confronto tra due sessioni. La registrazione parte da sola quando l'arco supera una certa altezza e il segnale si stabilizza, cioè quando il programma ritiene che l'arciere stia mirando.

Il sistema non è stato confrontato con uno strumento di riferimento, per esempio un sistema ottico, quindi non si sa quanto siano esatti gli spostamenti e gli angoli che restituisce sull'arco di un arciere che tira. Gli autori riconoscono due difetti: a 18 campioni al secondo i movimenti rapidi sfuggono, e l'inizio e la fine della mira sono individuati male, per cui ogni tentativo contiene anche campioni della preparazione e del dopo tiro. Gli ultrasuoni risentono di temperatura, umidità e pressione, delle interferenze elettroniche e di quelle tra un sensore e l'altro; l'articolo non dice dove stiano, sul campo, le superfici su cui rimbalzano gli impulsi, e non dice se i sensori cambino il bilanciamento dell'arco.

C'è poi una distanza tra il nome e la misura: il sistema dovrebbe valutare la stabilità della mano, ma registra il movimento dell'arco, e la varianza scelta come indice non viene mai messa in relazione con il punto d'impatto o con il punteggio.

Per chi tira l'articolo non cambia niente: non dice quanto si muova l'arco degli arcieri durante la mira, né se un arco più fermo porti più punti. Ha soprattutto un valore storico, perché mostra che nel 2009 un istituto nazionale cercava un modo economico per misurare la mira in allenamento, senza appesantire l'arciere con sensori sul corpo. A 18 campioni al secondo passano circa 55 millesimi tra una misura e l'altra: il sistema può seguire le derive lente della mira, non quello che succede al rilascio.

Il dettaglio più utile è la soluzione che gli autori propongono per il problema della finestra di misura: un filo collegato ai due lati del clicker, che segnala elettricamente il momento in cui la freccia lo supera. Lo stesso principio, un segnale elettrico legato alla caduta del clicker, si ritrova in altri studi che lo usano per sincronizzare pedane e telecamere.