Matteo Campagna
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Metodo

Macchine lanciafrecce e robot: misurare l'attrezzo senza l'arciere

Dal 1990 gli ingegneri montano l'arco su un telaio o su un robot per togliere l'arciere dall'esperimento e misurare soltanto l'attrezzo. Qui spiego che cosa si è misurato così, quanto stringe il gruppo una macchina, dove il suo rilascio non somiglia a quello delle dita e quali trappole hanno i confronti con l'arciere.

Studi nel registro
21
Su arcieri
0
Anni
1990-2025
Primo studio nel registro
1990
Mediana dei soggetti
31

Perché si toglie l'arciere

Quando una freccia esce dal gruppo, il bersaglio non dice se la responsabilità è dell'arciere o dell'attrezzo, e la macchina lanciafrecce serve a separare le due cose. È un telaio che tiene l'arco sempre nello stesso modo e lascia la corda sempre nello stesso modo, così che le differenze rimaste sul bersaglio appartengano all'attrezzo, all'aria o alla macchina stessa. Il primo esempio nel registro è il lavoro polacco del 1990: un telaio rigidissimo fissato nel calcestruzzo, che a 30 m disperdeva con una deviazione standard di 0,9 cm. Con quella macchina l'autore ha potuto misurare una cosa che nessun arciere avrebbe isolato, cioè di quanto si sposta l'impatto per un grado di torsione dell'arco: 15,8 cm in un verso e 21,9 nell'altro.

Da allora le macchine si sono divise in tre famiglie. Ci sono i telai che tengono l'arco e sganciano la corda con un meccanismo, dal 1990 alle macchine commerciali usate sul compound; i robot con dita articolate, costruiti in Giappone per riprodurre il rilascio del ricurvo; e i lanciatori ad aria compressa, che spingono la freccia senza arco e quindi senza flessione. Nel 2022 si è aggiunto un robot umanoide che impugna l'arco e mira con una telecamera.

Che cosa si è misurato così

La gran parte degli studi usa la macchina per confrontare pezzi di attrezzatura troppo simili perché un arciere li distingua. Un gruppo taiwanese ha confrontato alette e corde: fra la freccia nuda e l'aletta più lenta c'erano circa 3,2 piedi al secondo, l'1,5%, con deviazioni standard fra 0,2 e 0,33. Un gruppo coordinato da Park, con un compound su una macchina imbullonata al suolo, ha visto a 25 m il gruppo passare da 27 a 48 mm con aste piegate di sei millesimi di pollice, e da 44 a 27 mm cambiando soltanto le cocche. Sulle stesse macchine si è misurata la deriva nel vento: a 70 m, con raffiche oltre i 10 m/s, due modelli di freccia hanno avuto una deviazione standard laterale di 44,6 e 58,6 mm, un rapporto di 1,41 contro l'1,45 previsto dal calcolo della deriva. Il resto sta nel filone sul vento e il caldo.

Da qualche anno la macchina serve anche a scegliere le frecce. Una macchina giapponese da 114 kg ha tirato sei frecce a 70 m e ha lasciato fuori dal gruppo le due difettose, mentre uno studio del 2025 su 59 X10 dello stesso modello ha trovato che massa e spine medio spiegano il 46,7% della posizione verticale degli impatti, e che spine medio e variazione dello spine attorno all'asta spiegano il 18,6% di quella orizzontale. La scheda sulla macchina che riconosce le frecce difettose resta a «riportato», perché nessuno ha verificato che le frecce scartate siano quelle che si perdono in gara.

Quanto la macchina somiglia all'arciere

La macchina serve solo se la freccia si comporta come quella tirata da una persona, e qui il quadro si è diviso. Nel 1990 le riprese a mille fotogrammi al secondo non mostravano differenze fra la macchina e un'arciera della nazionale polacca, ma il giudizio era a occhio. Nel 2014 un gruppo giapponese ha lanciato le stesse frecce in quattro modi: la frequenza della flessione restava intorno agli 86 Hz, mentre l'ampiezza era di 6,86 mm con due arcieri di vertice nazionale, di 14,8 con le dita meccaniche del robot e di 1,22 con uno sgancio meccanico. Su quei numeri poggia la scheda sullo sgancio che fa flettere meno la freccia, e lo stesso esperimento trovava la resistenza dell'aria più costante proprio nei tiri degli arcieri.

L'anno dopo le dita del robot sono state ridisegnate: aprendole fino all'angolo minimo a cui la corda scivola, la flessione scendeva a 6,94 mm contro i 6,86 di un'arciera di livello internazionale, con una deviazione standard di 0,18-0,23 mm contro 0,34. La macchina giapponese del 2020 ha aggiunto due dettagli che vengono dalla linea di tiro: l'impugnatura lascia l'arco libero di scattare in avanti come nella mano, e lo sgancio parte dal suono del clicker, così che l'allungo sia sempre lo stesso. Per questo la scheda sulla macchina che riproduce la freccia dell'arciere dice che può farlo se è costruita per farlo, ricordando che nessun confronto ha avuto più di due arcieri. Uno studio fatto con uno sgancio meccanico su un ricurvo guarda quindi una freccia che si piega molto meno di quella che parte dalle dita, e perché conti lo racconta il filone sul paradosso dell'arciere.

Quanto raggruppa una macchina, e contro chi

Le macchine ben costruite raggruppano molto stretto: dodici frecce di seguito nello stesso foro a 12 m, 13 mm a 25 m, dieci frecce su dieci nel dieci da 122 mm a 70 m all'aperto senza vento, una distanza mediana di 1,3 cm dal centro del gruppo a 70 m al chiuso. Il confronto sul bersaglio con un arciere nello stesso impianto è uno solo: a 55 m la deviazione standard verticale degli impatti era di 107 e 108 mm per un arciere, di 34 per il robot e di 9 per la sua versione migliorata. L'arciere però era uno, di livello non indicato, e tirava frecce diverse da quelle del robot. Per questo la scheda sulla macchina che raggruppa più stretto del miglior arciere resta a «riportato»: le prove sulla macchina sono molte e concordi, quelle sul miglior arciere mancano.

Sulla velocità d'uscita la distanza si accorcia. In sette arcieri d'élite tedeschi la velocità media varia fra lo 0,23 e lo 0,58% da un tiro all'altro; in laboratorio un'arciera esperta ripeteva la velocità entro lo 0,6% contro lo 0,3% del lanciatore ad aria compressa, e un compound su macchina misurato con il cronografo di riferimento del NIST variava di circa lo 0,5%. L'arciere esperto sta quindi nello stesso ordine di grandezza della macchina, come dice la scheda sulla velocità che si ripete, e il vantaggio della macchina sta nel resto del gesto.

Le trappole dei confronti

La prima trappola è la macchina stessa: quella giapponese, nella prima versione da 24 kg, vibrava quando si tendeva la corda e perdeva precisione. Un prototipo con un arco da allenamento teneva la stessa freccia in un cerchio di 160 mm a 18 m, l'obiettivo che gli autori si erano dati, e la dispersione rimasta la attribuiscono a un punto d'incocco più largo della cocca, al vento laterale e alla mancanza di un clicker. Il robot umanoide del 2022 metteva dieci frecce in 6,6 per 4,7 cm a 10 m, ma con il centro del gruppo a 27,85 e 25,96 cm da quello del bersaglio; è un preprint, e mostra che un gruppo stretto può stare lontano dal centro.

La seconda è il modo in cui si legge il bersaglio. Nella prova del 2020 la deviazione standard che separa le frecce integre dalle difettose è calcolata sulle stesse quattro frecce integre che poi giudica, per cui il fatto che le integre restino dentro il cerchio dice poco. Nell'indice di uno studio coreano del 2014, tre frecce nello stesso foro e tre frecce disposte a triangolo equilatero prendono lo stesso valore, zero: l'indice misura quanto il gruppo è regolare, non quanto è stretto.

La terza riguarda la domanda opposta, che con la macchina non si può fare: che cosa succede se si cambia l'arco e si tiene l'arciere. Nel 1990 otto arcieri con esperienza di gara hanno tirato con il proprio arco e con uno imposto senza differenze significative di precisione, su nove frecce per distanza. La scheda sull'arco diverso dal proprio spiega perché un risultato su così pochi tiri lascia aperta la questione.

Come si è arrivati a saperlo

  1. 1990OriginePekalski 1990 Experimental and theoretical research in archeryUn telaio fissato nel calcestruzzo lascia la corda al posto dell'arciere: a 30 m disperde con una deviazione standard di 0,9 cm, e con lui si misura che un grado di torsione dell'arco sposta l'impatto di 15,8 o di 21,9 cm secondo il verso. Le riprese mostrano la freccia sulla corda uguale con la macchina e con un'arciera della nazionale polacca, ma il confronto è a occhio.
  2. 2009EstensioneLin et al. 2009 Performance analysis based on an emulated archery machineUna macchina costruita su un robot a un asse confronta alette e corde: fra la freccia nuda e l'aletta più lenta ci sono circa 3,2 piedi al secondo, l'1,5%, con deviazioni standard fra 0,2 e 0,33. Nessun arciere nello studio.
  3. 2011MetodoPark 2011 The Behaviour of An Arrow Shot from a Compound Archery BowUn compound su macchina fotografato con flash temporizzato ogni due millisecondi: flessione e posizione laterale della freccia si ripetono da un tiro all'altro entro la risoluzione della fotocamera, circa 0,2 mm, e diventano una curva sola da misurare.
  4. 2011EstensionePark 2011 Minimizing wind drift of an arrowDodici frecce di seguito a 12 m nello stesso foro. A 70 m, con raffiche oltre i 10 m/s, la macchina separa due modelli di freccia con una deviazione standard laterale di 44,6 e 58,6 mm, un rapporto di 1,41 contro l'1,45 calcolato per la deriva.
  5. 2011MetodoBarton et al. 2011 A miniaturised arrow ballistic measurement systemLa macchina fa da metro di paragone per una punta elettronica: quattro tiri di un compound misurati al poligono del NIST con il cronografo di riferimento variano di 0,45 m/s, circa lo 0,5%.
  6. 2012EstensioneMiyazaki et al. 2012 Aerodynamic properties of an archery arrowUn lanciatore ad aria compressa ripete la velocità iniziale entro lo 0,3% fino a 62 m/s; un'arciera esperta della nazionale giapponese, nello stesso studio, entro lo 0,6% a 58 m/s.
  7. 2012EstensioneYu et al. 2012 Measuring System for Impact Point of Arrow using Mamdani Fuzzy Inference SystemUn gruppo di ingegneri coreani propone di collaudare in fabbrica ogni freccia tirandola tre volte con la macchina, ruotando la cocca di 120°, e di leggerne la qualità dalla dispersione dei tre impatti.
  8. 2014ContraddizioneAndo et al. 2014 J0520102 Aerodynamic properties of an archery arrow : Influence of flexural oscillationLe stesse frecce lanciate in quattro modi: la frequenza della flessione resta intorno agli 86 Hz, ma l'ampiezza è 6,86 mm con due arcieri di vertice nazionale, 14,8 con le dita meccaniche del robot e 1,22 con lo sgancio meccanico. La resistenza dell'aria varia meno nei tiri degli arcieri.
  9. 2014MetodoJeong et al. 2014 A Study of Arrow Performance using Artificial Neural NetworkSettantanove frecce, rettilineità e spine come ingressi di una rete neurale. L'indice di qualità, calcolato su tre impatti a 25 m, vale zero sia con tre frecce nello stesso foro sia con tre frecce a triangolo equilatero.
  10. 2015EstensioneWakatabe et al. 2015 2A2-T08 Development of Archery Robot : Development of finger mechanism for controllable the bending vibrationLe dita del robot vengono ridisegnate: aprendole fino all'angolo minimo a cui la corda scivola, la flessione è 6,94 mm contro i 6,86 di un'arciera di livello internazionale, con una deviazione standard di 0,18-0,23 mm contro 0,34.
  11. 2017EstensionePark et al. 2017 Effect of arrow shaft straightness on arrow groupingCompound su una macchina imbullonata al suolo, gruppi a 25 m: aste piegate di sei millesimi di pollice allargano il gruppo da 27 a 48 mm, il cambio delle sole cocche lo porta da 44 a 27, e il più stretto misura 13 mm.
  12. 2019EstensioneNakamura et al. 2019 Statics Investigation about Archery Robot in Drawing a BowUn robot prototipo con un arco da allenamento tira dieci volte la stessa freccia a 18 m e la tiene in un cerchio di 160 mm, l'obiettivo che gli autori si erano dati con quell'arco. La dispersione rimasta la attribuiscono a un punto d'incocco più largo della cocca, al vento laterale e alla mancanza di un clicker: quanto stringe una macchina dipende da come è costruita.
  13. 2020EstensioneOhara et al. 2020 Development of an Archery Robot for the Selection of ArrowsLa seconda versione di una macchina giapponese passa da 24 a 114 kg e sgancia al suono del clicker: dieci frecce su dieci nel dieci a 70 m, e due frecce difettose fuori dal gruppo delle quattro integre, con la deviazione standard calcolata su quelle quattro.
  14. 2022EstensioneChristmann et al. 2022 Can a Robot Shoot an Olympic Recurve Bow? A preliminary studyUn robot umanoide tende un ricurvo da 16 libbre e mira con una telecamera: a 10 m i dieci impatti stanno in 6,6 per 4,7 cm, con il centro del gruppo a 27,85 e 25,96 cm da quello del bersaglio. È un preprint.
  15. 2022EstensioneMurakami et al. 2022 Automatic image analysis of an archery arrow in free flight using high-speed video camerasL'unico confronto sul bersaglio nello stesso impianto, a 55 m: la deviazione standard verticale degli impatti è di 107-108 mm per un arciere, 34 per il robot e 9 per la sua versione migliorata. L'arciere è uno solo, di livello non indicato, e tira frecce diverse da quelle del robot.
  16. 2025EstensioneKuch et al. 2025 Improving the arrow selection process in archery: the stiffness variation pattern mattersCinquantanove X10 dello stesso modello tirate da una macchina a 70 m al chiuso: la stessa freccia cade a una distanza mediana di 1,3 cm dal centro del gruppo, e massa e spine medio spiegano il 46,7% della posizione verticale degli impatti.

Gli studi che lo usano

Le affermazioni collegate

Le affermazioni del registro che hanno almeno uno di questi studi tra le evidenze.

66 affermazioni · 23% con evidenza su arcieri

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Campagna, M. (2026). Macchine lanciafrecce e robot negli studi sul tiro. In Ricerca. matteocampagna.com. Consultato il 16 ottobre 2026, da https://matteocampagna.com/ricerca/metodi/macchine-lanciafrecce-robot

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