Dipartimento di Bioingegneria - Università di Milano

Valutazione del movimento di azionamento delle leve dei freni in Relazione a Diverse modalita’ di Impugnatura del Manubrio

Relazione preliminare

Milano, 21/11/97

OBIETTIVO

Obiettivo dello studio è stato la valutazione dell’influenza delle diverse modalità di impugnatura del manubrio sul movimento di azionamento della leva freno.

In particolare, si è voluto verificare se l’adozione di un impugnatura su prolunghe manubrio comporti o meno tempi di raggiungimento delle leve freni significativamente differenti da quelli misurati impiegando i tradizionali tipi di impugnatura sulla piega manubrio standard.

L’ipotesi alla base della valutazione dei risultati è che tempi di azionamento ridotti, a parità di altre condizioni, consentano all'atleta una maggiore efficacia nel gestire l’azione di frenata qualora si presentasse la necessità di dover ridurre rapidamente la velocità del mezzo in seguito ad un evento inatteso.

Per l’analisi delle azioni di frenata si è optato per l’utilizzo di un sofisticato sistema optoelettronico di motion capture (ELITE System), affermatosi sulla scena internazionale come il sistema più innovativo del settore, basato su uno speciale processore ad architettura parallela -coperto da brevetto internazionale- per il riconoscimento di forme in tempo reale. Le elevate prestazioni di accuratezza, precisione e velocità necessarie per l’analisi di movimenti rapidi e di micromovimenti sono documentate da oltre 250 pubblicazioni scientifiche a livello internazionale e sono state ritenute adeguate per lo studio delle variabili in oggetto.

Oltre alla misura dei principali parametri temporali caratterizzanti l’azione di frenata (peraltro ottenibili con altri mezzi meno sofisticati), il sistema utilizzato ha permesso, attraverso la documentazione dettagliata e disaggregata delle unità che compongono la sequenza motoria del movimento, l’acquisizione di dati eventualmente utilizzabili per una analisi più approfondita delle modalità di organizzazione del gesto in esame.

materiale e metodo

Protocollo sperimentale

Tre stradisti di elevato livello di qualificazione (uomo cat. professionista, donna cat. elite, uomo cat. juniores), sono stati oggetto dello studio. Ciascun atleta ha utilizzato la propria bicicletta da corsa montata, per mezzo della ruota posteriore, su un simulatore a rullo. Le biciclette erano equipaggiate con prolunga manubrio del tipo Cinelli Spinaci.

In ordine randomizzato, agli atleti è stato chiesto di effettuare, il più rapidamente possibile, azioni di frenata partendo dai seguenti tipi di impugnatura:

1. bassa, sulla parte terminale della piega manubrio (Fig. 1)
2. bassa, sulla curva laterale della piega manubrio (Fig. 2)
3. alto-laterale, in corrispondenza della parte fissa delle leve dei freni (Fig. 3).
4. alta, con le mani nella posizione più gradita ad ogni singolo atleta (Fig. 4)
5. alta, sul tratto centrale della piega (Fig. 5)
6. sulla prolunga manubrio Cinelli Spinaci (Fig. 6)
7. alta, sul tratto centrale della piega, con le mani in prossimità dell’attacco manubrio (Fig. 7)

I soggetti hanno eseguito azioni di frenata, sia in risposta a stimoli visivi (accensione di una luce) e sonori (attivazione di un cicalino), sia liberi di decidere l’istante iniziale del movimento, per un totale di 21 condizioni sperimentali. Sono state acquisite ed analizzate 10 prove per condizione, per complessive 630 prove (210 per ciascun soggetto).

Strumentazione utilizzata

Come accennato, per il monitoraggio delle azioni di frenata è stato utilizzato il sistema optoelettronico di analisi del movimento ELITE (BTS S.r.L.). Il sistema ha permesso la misura automatica delle variabili cinematiche (spostamento, velocità e accelerazione) di marcatori riflettenti di 8 mm di diametro, fissati sulla cute del soggetto in corrispondenza di opportuni punti di repere anatomici dell’arto superiore destro. In aggiunta, alcuni marcatori sono stati posti su supporti solidali con il manubrio e con la leva freno rispettivamente.

La figura 8 illustra nel dettaglio la disposizione dei marcatori identificati come segue :

• m_b1 porzione laterale intermedia del braccio,
• m_b2 epicondilo laterale,
• m_b3 articolazione radio-ulnare distale,
• m_b4 3° metacarpo (distale),
• m₁ falange dito medio (distale),
• m₀ estremità prolunga solidale con il manubrio,
• m₂ estremità prolunga solidale con leva freno.

Il processo di acquisizione dei dati è stato eseguito seguendo le seguenti specifiche:

il sistema ELITE è stato configurato con due telecamere poste sul lato destro dei soggetti in esame,

il campo visivo di ogni telecamera è stato di 1.25 x 1.25 m,

la frequenza di campionamento utilizzata è stata di 100 Hz (100 immagini al secondo).

Prima di ogni sessione sperimentale, l’accuratezza spaziale del sistema è stata testata acquisendo le coordinate di due marcatori fissati sugli apici di una barra rigida di 400 mm di lunghezza, mentre questa veniva spostata all’interno del volume utile di misura. L’errore massimo riscontrato, espresso in termini di deviazione standard della distanza dei marcatori, è stato di 0.4 mm, in accordo con i valori dichiarati dal produttore del sistema.