Robot arciere e dita sulla corda: Wakatabe 2015

Gli autori hanno costruito un robot che tira con un arco ricurvo e lo hanno dotato di un nuovo meccanismo a due dita, capace di aprire la presa sulla corda a velocità controllata oppure di lasciarla scivolare per effetto della sola tensione. L'obiettivo era arrivare a una flessione della freccia uguale a quella che produce una persona, perché il robot precedente ne produceva il doppio e quindi non riproduceva il volo reale.

Con una telecamera ad alta velocità posta a un metro davanti all'arco, l'ampiezza della flessione laterale della freccia è risultata di 7,07 millimetri aprendo le dita a 1,125 gradi al secondo, 7,44 a 3,375 gradi al secondo, 7,30 a 5,625 gradi al secondo e 6,94 nel rilascio per scivolamento, contro i 6,86 millimetri di un'arciera di livello internazionale e i 14,8 del meccanismo precedente. Le frequenze sono vicine fra loro: da 83,7 a 88,5 hertz nelle quattro condizioni del robot, 86,8 nell'arciera e 84,8 nel vecchio meccanismo. La deviazione standard dell'ampiezza, cioè la ripetibilità da un tiro all'altro, va da 0,18 a 0,23 millimetri nel robot e sta a 0,34 nell'arciera: il robot è più costante di una persona.

Un risultato è andato contro l'attesa. Gli autori si aspettavano che l'ampiezza crescesse con la velocità di apertura delle dita, e invece alla velocità intermedia è risultata maggiore che a quella più alta: ipotizzano quindi che fra i due valori esista una velocità a cui l'ampiezza è massima, e che oltre quella soglia l'ampiezza torni a scendere, per poi crescere di nuovo alle velocità molto alte, dove la componente di velocità perpendicolare al piano della corda diventa grande.

Il robot ha sei parti: il supporto dell'arco, il meccanismo delle dita, il gruppo di trazione, la regolazione dell'angolo di elevazione, il corpo e il controllo. Il supporto afferra l'impugnatura dell'arco direttamente, a maniglia smontata, con un attacco montato su un asse di rotazione e su una guida lineare, così che l'arco conservi due gradi di libertà, la traslazione avanti e indietro e il rollio. È la parte riprogettata per questo lavoro: nel robot precedente le ripetizioni producevano un gioco nel supporto e dopo qualche tiro l'assetto non si manteneva.

Il meccanismo nuovo è a due dita di materiale plastico, con una vite senza fine e una ruota elicoidale sull'asse di rotazione delle dita. Quell'accoppiamento impedisce alla tensione della corda di aprire le dita da sé e permette due modalità: l'apertura motorizzata a velocità costante, provata a tre valori (motore a 30, 90 e 150 giri al minuto, cioè 1,125, 3,375 e 5,625 gradi al secondo), e l'apertura statica fino all'angolo minimo di scivolamento, dove la corda esce per attrito. Il gruppo di trazione è un meccanismo a vite a ricircolo di sfere con servomotore e guida lineare, che porta con sé il meccanismo delle dita e tira la corda con la freccia incoccata; l'angolo di elevazione si regola con una vite e si legge con un sensore di inclinazione; il controllo è un controller del motore con un portatile, impostato sulla lunghezza dell'arco e sull'allungo.

La misura della flessione è fatta da una telecamera ad alta velocità, posta a un metro davanti al dispositivo di lancio, che riprende la freccia in volo dall'alto. Arco e freccia usati sono elencati in una tabella di specifiche; il confronto è con i tiri di un'arciera di livello internazionale e con quelli del meccanismo di dita precedente. Il lavoro è stato svolto con il sostegno del centro nazionale giapponese di scienze dello sport.

Sono tre pagine di atti di convegno, senza revisione tra pari, e la parte metodologica è compressa. Non è indicato quanti tiri componessero ciascuna condizione, anche se le deviazioni standard riportate implicano una serie di ripetizioni, e non è indicato quanti tiri componessero il confronto con l'arciera. Dell'arciera non si sa altro che il livello, e una persona sola non rappresenta la tecnica di rilascio di nessun altro: la flessione della freccia dipende da come la corda lascia le dita, che è la cosa più individuale del tiro.

La misura riguarda l'ampiezza e la frequenza della flessione laterale a un metro dall'arco, ripresa dall'alto. Non ci sono dati sul punto d'impatto, sulla dispersione sul bersaglio, sulla velocità della freccia o sul comportamento più a valle del volo, quindi la somiglianza fra robot e persona è dichiarata su un parametro, non sul tiro intero. La prova è stata fatta con un solo arco e una sola configurazione di freccia, e la ripetibilità superiore del robot va letta per quello che è: una proprietà della macchina, utile come banco di prova, non un modello di quello che fa un arciere. L'ipotesi sulla velocità di apertura delle dita a cui l'ampiezza è massima resta un'ipotesi, perché fra 90 e 150 giri al minuto non sono state provate altre velocità e oltre i 150 non si è andati.

Questo studio serve a chi vuole misurare le frecce, non a chi vuole tirare meglio. Il problema che risolve è di banco di prova: una macchina lanciafrecce tira in modo molto più costante di una persona, ma se il suo rilascio non piega la freccia come la piega una mano, quello che si misura in volo non è il volo di una freccia tirata. Qui il meccanismo nuovo porta l'ampiezza della flessione da 14,8 a un valore fra 6,94 e 7,44 millimetri, contro i 6,86 di un'arciera di livello internazionale, con frequenze simili: da questo punto in avanti un confronto fra alette, punte o aste fatto con il robot è più difendibile di prima.

Per chi tira resta un dato di contesto interessante, che è la dispersione. Nell'arciera la flessione della freccia variava da un tiro all'altro con una deviazione standard di 0,34 millimetri, nel robot fra 0,18 e 0,23: su una grandezza di sette millimetri, quindi, la variabilità di una persona di altissimo livello è di circa il 5%, e una macchina la dimezza. È la misura di quanto sia riproducibile, e di quanto non lo sia, un rilascio con le dita. Lo studio non misura punteggi e non confronta tecniche, quindi non c'è niente, qui, da portare sulla linea di tiro.