Accelerometri nel tiro con l'arco: Eckelt 2020

È una prova di fattibilità, presentata a un convegno di ingegneria dello sport, che chiede una cosa semplice: basta un accelerometro su ciascuna mano, con i dati grezzi e senza elaborazione, per costruire un sistema di feedback per l'arciere? Sei arcieri hanno tirato 24 frecce ciascuno a 18 metri con un sensore triassiale incollato su ogni mano, e i colpi sono stati divisi in tre categorie: i dieci (il centro giallo e il primo anello), i nove (il secondo anello giallo) e tutto il resto.

Tre grandezze sono state calcolate dai dati grezzi. La prima è la durata del movimento, dall'alzata dell'arco all'inizio del rilascio: la mediana più breve corrisponde ai colpi da dieci, ma i colpi peggiori non sono i più lunghi, perché la mediana più alta appartiene ai nove. La seconda è l'escursione dell'accelerazione, cioè la differenza fra valore massimo e minimo, calcolata su dieci finestre da 20 millesimi di secondo negli ultimi 200 millesimi prima del rilascio. Sulla mano dell'arco le mediane delle tre categorie si somigliano, con l'unica variazione visibile sull'asse x negli ultimi 20 millesimi; sulla mano che traziona i valori sono più alti e cambiano più da una finestra all'altra. La terza è il coefficiente di variazione, cioè il rapporto fra deviazione standard e media: sulla mano dell'arco cambia poco da una finestra alla successiva, tranne sull'asse y, e sugli assi x e y il valore più basso appartiene paradossalmente ai colpi peggiori.

La conclusione degli autori è negativa su due delle tre grandezze e prudente sulla terza: il coefficiente di variazione, su tutti gli assi e sull'accelerazione risultante, non sembra il metodo adatto, mentre l'escursione sui singoli assi sembra promettente. Restano un dubbio e una domanda aperta: negli ultimi 200 millesimi l'escursione non era la più bassa per i colpi migliori nella finestra più lontana dal rilascio, e la larghezza delle finestre, fissata a 20 millesimi, va ancora discussa.

Le misure sono state fatte in due giornate al centro indoor di Vienna. I partecipanti erano sei arcieri di livello diverso: due classificati come élite, tre come amatori e uno come ricreativo, quattro uomini e due donne, tre con il braccio dell'arco sinistro e tre destro. Due di loro erano disponibili entrambi i giorni, quindi sono stati misurati due volte. Il consenso è stato raccolto a voce e non è stata richiesta nessuna approvazione etica.

Su ciascuna mano è stato fissato con nastro biadesivo medicale, e poi ulteriormente bloccato con nastro, un accelerometro triassiale MMA7341LC con un fondo scala di più o meno 3 g. L'origine del sensore stava all'altezza della falange prossimale del terzo dito e l'asse y puntava verso il terzo dito. I segnali di tutti gli assi sono stati digitalizzati con una scheda di acquisizione NI USB-6008 a 1.000 campionamenti al secondo e registrati con una routine LabVIEW.

Ogni arciere ha tirato quattro serie da sei frecce a 18 metri su una visuale FITA verticale a tre centri. I dati non sono stati filtrati e non sono stati integrati per ricavare velocità o spostamento, perché il senso della prova era usare il segnale grezzo. L'inizio del movimento è stato individuato sull'asse y del sensore della mano dell'arco: mentre si incocca, il braccio punta a terra e l'accelerazione su quell'asse vale circa più 1 g; quando il braccio dell'arco sale sopra l'orizzontale il segnale attraversa la linea di base, e quell'istante è l'inizio. La fine è stata individuata sull'asse y del sensore della mano che traziona, dove il movimento improvviso all'inizio del rilascio si vede anche nel segnale non filtrato. Fra i due istanti si ottiene la durata del movimento.

Escursione e coefficiente di variazione sono stati calcolati per ogni asse e per l'accelerazione risultante delle due mani, su dieci finestre consecutive da 20 millesimi di secondo che coprono i 200 millesimi prima della fine del movimento, numerate da w1 (gli ultimi 20 millesimi) a w10 (da 200 a 180). La scelta dei 200 millesimi viene da uno studio che indica quel valore come tempo tipico di decisione. Tutti i risultati sono stati raggruppati per categoria di colpo. Nessuna analisi statistica è stata eseguita: i risultati sono presentati come grafici di mediane.

Il limite principale lo dichiarano gli autori nella prima riga della discussione: non è stata fatta nessuna valutazione statistica, quindi i risultati possono solo indicare tendenze possibili. Non ci sono numeri nel testo, solo grafici di mediane, e questa scheda non può riportare valori perché l'articolo non li stampa.

Il campione è di sei persone, con 24 frecce ciascuna e due misurate in due giornate, per circa 192 tiri. Ma il problema non è la dimensione: è il modo in cui i tiri sono stati raggruppati. Le tre categorie mettono insieme le frecce di tutti e sei gli arcieri, e i sei hanno livelli molto diversi, da ricreativo a élite. La categoria dei dieci è quindi riempita soprattutto dagli élite e quella del resto soprattutto da chi tira meno bene, perciò ogni differenza fra categorie può essere una differenza fra persone invece che fra tiri. Con quella struttura, un élite che tira in fretta e con la mano ferma produce da solo il risultato sulla durata.

Anche la misura dell'esito è grossolana: tre categorie, dieci, nove e tutto il resto, senza coordinate e senza distanza dal centro, su una visuale a tre centri da 18 metri. Il fondo scala del sensore, più o meno 3 g, è stretto per il rilascio, e un segnale non filtrato né integrato porta con sé tutto il rumore della catena di acquisizione; il nastro biadesivo sulla mano, poi, interviene su una delle parti più sensibili del gesto, e nessuno ha controllato se il sensore cambiasse il tiro. L'origine dell'asse y sul terzo dito significa che gli assi dei due sensori sono orientati rispetto alla mano, non rispetto al bersaglio, quindi il confronto fra x, y e z dipende da come l'arciere tiene le mani.

Infine il quadro non chiude. Gli autori riconoscono che l'escursione non era la più bassa per i colpi migliori nella finestra più lontana dal rilascio, cioè nel momento che la loro premessa indicava come decisivo, e che quindi non è chiaro se un solo accelerometro per mano possa bastare. La larghezza della finestra, 20 millesimi di secondo, è una scelta che loro stessi mettono in discussione. È un lavoro di sei pagine in atti di convegno, con revisione tra pari non dichiarata, da leggere come un primo tentativo e non come un risultato.

Per chi tira, questo lavoro non è un risultato sul tiro: è un sondaggio su uno strumento. La domanda che si pone, se un sensore economico su ciascuna mano possa dire all'arciere perché quella freccia non è andata al centro, ha ricevuto una risposta parziale e per metà negativa.

La parte negativa è utile da conoscere perché riguarda un'idea diffusa, quella di giudicare la stabilità da quanto un segnale è regolare. Il coefficiente di variazione dell'accelerazione, su tutti gli assi e sulla risultante, non distingueva le categorie di colpo, e sugli assi x e y della mano dell'arco il valore più basso capitava perfino nei colpi peggiori. Sembra più promettente l'escursione, cioè l'ampiezza fra accelerazione massima e minima su un singolo asse, ma anche lì gli autori si fermano prima di dirlo utilizzabile.

L'altra indicazione riguarda la durata del tiro. I colpi da dieci avevano la mediana più breve dall'alzata dell'arco al rilascio, ma la relazione non è monotona: i peggiori non erano i più lenti, perché la mediana più lunga apparteneva ai nove. Lo studio non permette quindi di leggere la durata come un indice di qualità, e gli autori attribuiscono in parte la discrepanza al punto in cui hanno deciso di far partire il cronometro, prima della fase di mira. Da tenere presente, soprattutto, che le differenze fra categorie di colpo si confondono con le differenze fra i sei arcieri, che andavano dal ricreativo all'élite.