Analisi biomeccanica del gioco delle bocce: uno studio preliminare Daniela Longo(1), Ario Federici(1) e Emanuele Lattanzi(2) (1) Facoltà di Scienze Motorie Università di Urbino (2) Istituto di Scienze e Tecnologie dell Informazione Università di Urbino ABSTRACT L analisi del movimento basata sulle tecniche optoelettroniche permette di ottenere informazioni quantitative di tipo cinetico e cinematico sul moto dei segmenti corporei sia nel piano sagittale che nel piano frontale[1]. Lo scopo principale di questo lavoro è l applicazione di tali tecniche allo studio della biomeccanica del gioco delle bocce. In particolare, sono stati analizzati degli atleti di serie A al fine di valutare i parametri relativi alla postura (analisi statica) e alla dinamica del movimento (analisi dinamica) dei fondamentali del gioco delle bocce eseguiti in maniera ottima. I risultati preliminari hanno evidenziato un elevata fedeltà nell esecuzione dei gesti da parte degli atleti ed un minimo livello di personalizzazione solo per quanto riguarda la postura di alcuni segmenti corporei. Key words: analisi del movimento, analisi della postura, tecniche optoelttroniche, gioco delle bocce. INTRODUZIONE L analisi biomeccanica computerizzata costituisce oggi uno dei principali strumenti per lo studio dei gesti atletici. Grazie alle nuove tecniche di analisi computerizzate, infatti, è possibile quantificare agevolmente parametri cinematici e cinetici in qualunque gesto atletico, altrimenti difficilmente valutabili[2]. Una delle tecniche più promettenti è quella nota con il nome di analisi optoelettronica del movimento. Tale tecnica si basa su di un sistema costituito da videocamere che rilevano la luce emessa o riflessa da appositi marker posizionati sui punti di interesse del corpo dell atleta. I marker sono generalmente delle piccole semisfere ricoperte di carta adesiva riflettente (marker passivi) o piccoli led luminosi (marker attivi). Dall analisi computerizzata dei filmati registrati dalle videocamere è possibile calcolare le traiettorie, le velocità e le accelerazioni dei marker e di conseguenza delle strutture anatomiche sottostanti. I vantaggi principali di tale tecnica vanno dalla non invasività del metodo (gli unici componenti da applicare sul corpo dell atleta sono i marker del peso di pochi grammi ciascuno), alla possibilità di effettuare un analisi simultanea del gesto atletico da più punti di vista fino alla ricostruzione tridimensionale delle posture e dei movimenti della macchina umana [2]. Lo scopo principale di questo lavoro è l applicazione della tecnica di analisi optoelettronica del movimento allo studio della biomeccanica del gioco delle bocce. In particolare, è stata valutata la possibilità di condurre uno studio accurato, dei principali comportamenti cinetici e cinematici dei segmenti del corpo dell atleta, durante l esecuzione dei gesti motori caratteristici dello sport bocce. Inoltre, grazie all utilizzo di tale tecnica, sono stati quantificati gli intervalli di variabilità dei parametri stessi all interno di un set di atleti professionisti al fine di inferire delle possibili linee guida, espresse sotto forma di valori ottimali dei suddetti parametri, per la corretta esecuzione dei gesti.
Nel resto del presente lavoro verranno descritti i principali parametri oggetto di studio, saranno descritte le modalità in cui sono stati svolti gli esperimenti, verranno presentati i risultati preliminari ottenuti ed in fine saranno riportate le conclusioni ed i possibili sviluppi futuri. PARAMETRI OGGETTO DI STUDIO I due principali fondamentali dello sport delle bocce sono l accosto e la bocciata. L aspetto cinesiologico che contraddistingue ciascuno dei due fondamentali costituisce una delle principali differenze tra l accosto e la bocciata. Il primo gesto può, infatti, ridefinirsi un lancio di avvicinamento e di precisione che ha come obiettivo quello di posizionare la propria boccia il più possibile vicina al boccino e si esegue in condizioni quasi statiche[3]. Ciò non vale per la bocciata, in quanto gesto dinamico che viene effettuato con più forza ed ha come finalità quella di colpire una o più bocce avversarie con l intenzione di allontanarle dal boccino[3]. L applicazione della tecnica di analisi optoelettronica del movimento ha permesso, innanzitutto, di estrarre i dati relativi alle posture assunte dagli atleti nei momenti cruciali del gesto. In particolare ci si è focalizzati sull analisi degli angoli di flessione degli arti e di inclinazione del busto (analisi statica). In secondo luogo, è stata intrapresa un analisi delle traiettorie, velocità ed accelerazioni dei punti presi in esame (analisi dinamica). La figura 1 mostra un esempio di analisi statica condotta durante la fase di accosto relativa alla quantificazione dell angolo di flessione del ginocchio. La figura 2, invece, mostra un esempio di analisi dinamica della fase di bocciata mettendo in evidenza le traiettorie della testa e del polso dell atleta. Figura 1. Esempio di quantificazione dell angolo di flessione del ginocchio durante la fase di accosto. Figura 2. Esempio analisi dinamica della fase di bocciata. In evidenza le traiettorie della testa e del polso dell atleta.
DESCRIZIONE DELL ESPERIMENTO L analisi biomeccanica dei fondamentali dello sport bocce è stata condotta su un campione di atleti di serie A. Data la natura preliminare dello studio sono stati analizzati solamente tre atleti al fine di rendere più agevole l elaborazione dei dati raccolti. In una prima fase dell esperimento, i tre soggetti in esame sono stati sottoposti ad un test di valutazione della lateralità al fine di correlare l esecuzione dei gesti con le caratteristiche di ciascun atleta. In particolare il test di lateralità è stato condotto riguardo all attività manuale, all attività degli arti inferiori e all attività oculare, attraverso le prove dello shooting (scelta spontanea del piede destro o sinistro) e attraverso le prove del sighting (scelta dell occhio predominante)[4]. Dai risultati di tali prove è stata evidenziata una lateralizzazione omogenea in tutti e tre i soggetti. Nella seconda fase dell esperimento, invece, è stata applicata la tecnica di analisi per lo studio dei due fondamentali: l accosto e la bocciata. In particolare, è stato chiesto ai tre atleti di eseguire tali gesti ad una distanza prefissata ed in condizioni ripetibili. Sia l accosto che la bocciata, infatti, sono stati eseguiti 3 volte di seguito per ciascun atleta. Inoltre le stesse prove sono state ripetute spostando il boccino alla destra, al centro e alla sinistra del campo per un totale di 9 lanci per ciascun atleta (3 lanci a sinistra, 3 al centro e 3 a destra), al fine di valutare una possibile correlazione dei parametri oggetto di studio con la direzione del lancio. L esecuzione dell esperimento è stata ripresa simultaneamente da due videocamere posizionate perpendicolarmente ai piani sagittale e frontale relativi all atleta. I filmati registrati dalle due telecamere, in seguito, sono stati elaborati con l utilizzo del software Dartfish TeamPro per analisi del movimento[5]. I parametri oggetto di studio sono stati quantificati sia per quanto riguarda l analisi statica che per quanto riguarda l analisi dinamica. I risultati ottenuti sono riportati nel paragrafo successivo. RISULTATI E COMMENTI I risultati dell analisi statica condotta sull accosto sono riportati nei grafici delle figure 3 e 4. Il grafico di figura 3, in particolare, mostra i valori medi e le deviazioni standard degli angoli di flessione degli arti superiori, degli arti inferiori e del tronco registrati nella fase finale del gesto dell accosto (per fase finale del gesto si intende il momento in cui l atleta si appresta a rilasciare la boccia). Medie su sogg. 1 Medie globali su 3 sogg. Angolo [gradi] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 opposto d'appoggio Gomito Tronco Polso Angolo [gradi] 18 16 14 12 1 8 6 4 2 opposto d'appoggio Gomito Tronco Polso Figura 3. Valori degli angoli di flessione degli arti superiori, degli arti inferiori e del tronco registrati durante la fase di accosto. I dati riportati sono relativi alle medie calcolate su un solo soggetto. Figura 4. Valori degli angoli di flessione degli arti superiori, degli arti inferiori e del tronco registrati durante la fase di accosto. I dati riportati sono relativi alle medie calcolate su tutte le esecuzioni dei tre soggetti.
Come si può notare, i risultati riportati nel grafico, relativi alle medie calcolate sulle ripetizioni eseguite da un solo soggetto, danno luogo a bassi valori delle deviazioni standard evidenziando il fatto che l atleta esegue l accosto in modo praticamente identico nelle varie ripetizioni, assumendo, cioè, sempre la medesima postura. Allo stesso modo, i risultati ottenuti calcolando le medie degli angoli, per lo stesso soggetto, sulle ripetizioni nelle tre direzioni del campo (destra, centro, sinistra) evidenziano ancora una volta una bassissima variabilità (bassa deviazione standard) sinonimo di un impostazione salda e ben definita dell atleta non influenzata dalla direzione del lancio. Il grafico rappresentato in figura 4 mostra gli stessi parametri del grafico di figura 3 questa volta mediati su tutte le esecuzioni dei tre soggetti analizzati. Come si può chiaramente notare, ancora una volta non appare una variabilità significativa nell impostazione degli angoli di flessione del gomito, del polso e del tronco nemmeno tra i diversi soggetti, evidenziando, quindi, una impostazione precisa e ben determinata di tali segmenti del corpo, nel momento dell accosto. D altra parte, la ben più elevata variabilità evidenziata negli angoli delle ginocchia, suggerisce un maggior livello di personalizzazione nella postura relativamente a questi segmenti. angolo [gradi] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Angolo gomito,5 1 1,5 2 2,5 tempo [s] Lancio 1 SX Lancio 2 SX Figura 5. Angolo di flessione del gomito al variare del tempo, registrato durante la fase di bocciata. Le due curve rappresentano due esecuzioni ad opera di atleti diversi. distanza [m],1 -,2 -,3 -,4 -,5 Traiettoria relativa del polso -,1,5 1 1,5 2 2,5 Soggetto 1 soggetto 2 tempo [s] Figura 6. Componente verticale della traiettoria del polso, relativa alla testa dell atleta (la testa dell atleta rappresenta l origine del sistema di riferimento di misura), durante l esecuzione della bocciata. Le due curve rappresentano due esecuzioni ad opera di atleti diversi. Per quanto riguarda l analisi dinamica della bocciata, alcuni risultati preliminari sono riportati nei grafici delle figure 5 e 6. In particolare, il grafico della figura 5 mostra l andamento dell angolo di flessione del gomito rispetto al tempo durante l esecuzione della bocciata. Le due curve rappresentate nel grafico sono relative a due esecuzioni del gesto svolte da atleti diversi. È interessante notare come le due curve appaiano pressoché coincidenti evidenziando ancora una volta una forte indipendenza del parametro dall atleta che esegue il gesto. Più in dettaglio, possiamo notare che, nella fase di preparazione (tempo = ) l avambraccio è spinato e flesso sul braccio per un valore compreso tra i 6 e gli 8, si apre durante l esecuzione del fondamentale quasi fino alla massima estensione di 18 e si richiude col proseguire dell azione fino a 15 /16, momento in ci avviene il rilascio della boccia. Il grafico di figura 6 mostra la componente verticale della trattoria del polso, relativa alla testa dell atleta (la testa dell atleta rappresenta l origine del sistema di riferimento di misura), durante l esecuzione della bocciata. Le due curve rappresentano due esecuzioni ad opera di due atleti diversi. Come si può notare l andamento del parametro graficato presenta un elevato grado di similarità tra i due atleti, differendo unicamente per il fatto che l atleta contrassegnato come atleta 1 esegue il gesto in maniera più rapida, terminando l esecuzione dopo circa 1,5 secondi, mentre
l atleta 2 impiega circa 2 secondi a portare a termine la bocciata. Ciò che ne deriva sono due curve praticamente identiche ma temporalmente scalate l una rispetto all altra. In definitiva, quindi, anche nella dinamica della bocciata possiamo riconoscere, negli atleti, un comportamento invariante molto forte, sinonimo di un elevato controllo e di una ben precisa tecnica di esecuzione del gesto. CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI In questo lavoro è stata effettuata un analisi biomeccanica dei fondamentali del gioco delle bocce utilizzando la tecnica optoelettronica per l analisi del movimento. Grazie all utilizzo di questa tecnica è stato possibile condurre uno studio sulla postura degli atleti e sulla dinamica del gesto sportivo. I risultati preliminari ottenuti evidenziano un elevata fedeltà nell esecuzione dei gesti da parte degli atleti, mostrando variabilità significative relativamente ai soli angoli di flessione delle ginocchia. Questo ci permette di affermare che, ad elevati livelli agonistici, i fondamentali del gioco delle bocce permettono un livello di personalizzazione minima dei parametri biomeccanici del movimento. Inoltre, dall analisi delle traiettorie dei segmenti corporei, si può evidenziare come, mediamente il gesto venga eseguito dai vari atleti seguendo un impostazione ben precisa e determinata. Il presente lavoro, benché ancora ad uno stadio preliminare, pone le basi per l identificazione di una metodologia computerizzata per l analisi biomeccanica del gioco delle bocce. Grazie a tale metodologia, infatti, sarà possibile effettuare un analisi approfondita dei parametri biomeccanici, analizzando agevolmente un elevato numero di atleti. Inoltre, la quantificazione dei parametri del moto potrà essere messa in correlazione con l efficacia del gesto o con il grado di preparazione fisica degli atleti (livello di forza). In fine, le curve che descrivono le trattorie dei vari segmenti corporei degli atleti potrebbero essere elaborate, con tecniche di dynamic time-warping, ottenendo delle misure di similarità che ne renderebbero più accurato il confronto andando a prendere in considerazione correlazioni e similitudini altrimenti non evidenti. In ultima analisi, i risultati ottenuti grazie a questa tecnica potrebbero consentire l identificazione di un modello ideale di prestazione e dei relativi valori di riferimento. Il modello così ottenuto potrebbe essere utilizzato, in fase di allenamento, per guidare gli atleti al raggiungimento della performance massima oppure, in fase di studio, per consentire agli allenatori di comprendere la ragione secondo la quale un atleta prevale sull altro. L interessante osservazione che il livello di personalizzazione sia minimo negli atleti migliori, implica che ci siano delle caratteristiche comuni ben definite nel bagaglio tecnico. D altra parte lo studio dei livelli di personalizzazione potrebbe essere messo in correlazione con le performance di ciascun atleta al fine di valutare la loro incidenza nell esecuzione del gesto ottimo. BIBLIOGRAFIA 1. Manuela Galli, Giorgio Alberini, Nunzio Tenore, Marcello Crivellino, L utilizzo della Gait Analysis in ambito clinico 2. Alberto Bernacchi, L ANALISI BIOMECCANICA NELLA SCHERMA - Strumenti informatici di analisi biomeccanica applicati alla tecnica del gesto schermistico - Agosto 24 3. it.wikipedia.org 4. Jean-Claude Coste, PSICOMOTRICITA - le 5 parole chiave, Editrice la scuola 5. Dartifish TeamPro, Dartfish video software solutions, http://www.dartfish.com/en/software/dartfishteampro/index.htm