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智能攀巖墻: 采用 HBM 多軸力傳感器和 QuantumX 系統(tǒng)

發(fā)布時(shí)間:2023-08-04      點(diǎn)擊次數(shù):916

智能攀巖墻: 采用 HBM 多軸力傳感器和 QuantumX 系統(tǒng)

MACLoC 是由都靈和米蘭理工大學(xué)研究人員和學(xué)生組成的研究小組,是多軸力傳感器攀巖運(yùn)動(dòng)性能分析縮寫(xiě)。項(xiàng)目組與 HBM 一起開(kāi)發(fā)了新型“智能”攀巖墻的原型,并已向歐洲專(zhuān)利局申請(qǐng)了專(zhuān)利。該墻使用了 HBM 多軸力傳感器和 QuantumX 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),為攀巖者提供接觸力和重心的實(shí)時(shí)信息,以幫助初學(xué)者能夠快速改進(jìn)攀巖技術(shù)。

 

問(wèn)題

MACLoC 旨在深入了解攀巖力學(xué),為運(yùn)動(dòng)員提供詳細(xì)的訓(xùn)練進(jìn)度,效果和技術(shù)的反饋。因此需要對(duì)攀巖巖點(diǎn)的力進(jìn)行精確測(cè)量。

解決方案

在普通攀巖巖點(diǎn)上安裝多軸力傳感器。并與 QuantumX 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接,對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析。

結(jié)果

在 HBM 幫助下,MACLoC 開(kāi)發(fā)了一個(gè)創(chuàng)新性攀巖墻智能分析系統(tǒng),以幫助攀巖者更快地掌握攀巖技術(shù)。

多軸力傳感器固定在攀巖墻上

MACLoC 研究小組

測(cè)量鏈

攀巖運(yùn)動(dòng)——對(duì)身心的挑戰(zhàn)

室內(nèi)攀巖是當(dāng)今世界流行的運(yùn)動(dòng),是有充分理由的;和大多數(shù)運(yùn)動(dòng)一樣,攀巖結(jié)合了體力和力量,包括身體和情感。但是初學(xué)者發(fā)現(xiàn)掌握正確的技巧非常累。為了正確地掌握攀巖壁上的巖點(diǎn),正確地轉(zhuǎn)移重量,必須和有經(jīng)驗(yàn)的教練進(jìn)行無(wú)休止的嘗試。

但是,如果攀巖墻本身能對(duì)初學(xué)者學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反饋呢?這堵“智能攀巖墻”是都靈和米蘭大學(xué) MACLoC 研究小組  阿爾塔·斯科拉·波利特克尼科的的創(chuàng)意。在HBM 和 RGTech 的支持下,研究小組開(kāi)發(fā)了帶有多軸傳感器 的攀巖墻,能識(shí)別接觸力并實(shí)時(shí)計(jì)算攀巖者的重心。為此,多軸傳感器連接到來(lái)自HBM 的QuantumX 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 中。

力傳感器的作用

每個(gè)攀巖巖點(diǎn)上的力傳感器可以測(cè)量三個(gè)空間分量的力,通過(guò)對(duì)攀巖者施加在四個(gè)巖點(diǎn)的力的測(cè)量,可以描繪出攀巖者的身體重心的路徑,并可分析攀登者的運(yùn)動(dòng)效率和正確性。

攀巖者技術(shù)改進(jìn)可通過(guò)兩種不同方式進(jìn)行:比較業(yè)余和專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)了解技術(shù)差異,或者單獨(dú)監(jiān)測(cè)攀登者了解哪些姿勢(shì)或動(dòng)作改進(jìn)了效率。事實(shí)顯示,不同的攀登者之間具有非常大的差異。

“除了在項(xiàng)目的測(cè)試和評(píng)估階段提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)之外,HBM 產(chǎn)品的多用途性也是我們與HBM 合作的另一個(gè)原因。可以為我們提供一個(gè)完整的解決方案。”

都靈理工大學(xué)機(jī)械與航天系Raffaella Sesana 教授談到,并且 HBM 與 Alta Scuola Politecnica 工程團(tuán)隊(duì)之間的伙伴關(guān)系已有30多年歷史了。

 學(xué)習(xí)曲線(xiàn)

當(dāng)觀(guān)察職業(yè)運(yùn)動(dòng)員攀巖時(shí),往往給人的印象是,他們沒(méi)有花費(fèi)太多力氣就完成了攀登過(guò)程。這是因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)豐富的攀巖者會(huì)使用較少的力來(lái)平衡他們的身體重量,不僅僅是他們的運(yùn)動(dòng)能力更強(qiáng)。結(jié)果顯示,通過(guò)智能攀巖墻,僅僅經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的訓(xùn)練,初學(xué)者就能獲得很大的進(jìn)步。

這一奇跡當(dāng)然不是通過(guò)即時(shí)力量提高,而是因?yàn)楦倪M(jìn)了協(xié)調(diào)性和姿態(tài)。在訓(xùn)練時(shí),通過(guò)測(cè)量攀巖者施加在巖點(diǎn)上的力可以描繪出學(xué)習(xí)曲線(xiàn),可以預(yù)見(jiàn)的是:伴隨著進(jìn)步,攀巖者施加在巖點(diǎn)上的力會(huì)逐漸減少,直到某個(gè)漸近點(diǎn)。

智能攀巖墻的優(yōu)勢(shì)

這兩種分析模式的結(jié)合可以進(jìn)行非常有趣的分析:例如比較不同攀巖者的學(xué)習(xí)曲線(xiàn),以及和有經(jīng)驗(yàn)的攀巖者直接的差異,幫助教練員和受訓(xùn)者制定具體的訓(xùn)練計(jì)劃,在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更大進(jìn)步。

智能攀巖墻研制成功后,現(xiàn)已申請(qǐng)專(zhuān)利。

關(guān)于 MACLoC

MACLoC  隸屬于意大利都靈第12屆 A&T 自動(dòng)化和測(cè)試貿(mào)易博覽會(huì)的 Alta Scuola Politecnica 項(xiàng)目。是都靈理工大學(xué) Raffaella Sesana 和 Daniela Maffiodo教授,米蘭理工大學(xué) Alessandro Colombo 教授和 8 名學(xué)生開(kāi)發(fā)的一種基于智能測(cè)量技術(shù)的攀巖方法。這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)之所以被選中不僅是因?yàn)榕蕩r運(yùn)動(dòng)越來(lái)越受歡迎,另外還包括它的技術(shù)復(fù)雜性。接觸力的測(cè)量和重心計(jì)算有助于理解攀巖力學(xué),對(duì)攀巖技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化并提高訓(xùn)練水平。