11 Feb 2022
I SUPER PANTALONCINI SARANNO LE PROSSIME SUPER SCARPE?
Posted by Forrest Group Minerva
Creato: 11 Febbraio 2022

I super pantaloncini saranno le prossime super scarpe?

Gli scienziati hanno scoperto come realizzare semplici esoscheletri che migliorano l'efficienza della corsa. Le autorità di atletica leggera dovrebbero essere preoccupate?

N.d.r.
Oggigiorno, anche l’impensabile prende forma. Ormai, non si può prescindere da un’attenta regolamentazione di ciascuno sport. Questa notizia è relativa alle Olimpiadi Invernali di Pechino (2022).

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Nel 2018, quando il mondo della corsa si stava capovolgendo, grazie a una scarpa che rendeva i corridori più efficienti del 4%, un trio di ricercatori dell'Università di Teheran, in Iran, ha pubblicato un articolo, poco notato, sulla rivista IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering che prometteva un risparmio dell'8%. Il trucco era un esoscheletro a molla, indossato intorno alla vita e fissato alla parte superiore delle gambe, che aiutava a far oscillare la gamba posteriore in avanti ad ogni passo.

Rodger Kram, il ricercatore dell'Università del Colorado il cui laboratorio ha eseguito i test iniziali della scarpa Nike Vaporfly 4%, mi ha informato del documento con, io credo, un luccichio negli occhi, viste tutte le polemiche suscitate dai risultati della Vaporfly. Ho pensato che l’articolo fosse interessante, ma principalmente come una novità. Il design era un po' troppo ingombrante, e la molla un po' troppo elastica, per farmi immaginare che qualcuno l'avrebbe effettivamente usata, tanto meno che sarebbe stata considerata, da World Athletics, legale per la competizione. Ecco come si presentava il prototipo:
gif exoskeleton 1(Foto: IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering)

L'obiettivo di produrre semplici esoscheletri indossabili per aiutare a camminare o correre è in corso da anni e, la maggior parte dei progetti iniziali, si concentrava su esoscheletri motorizzati in stile Robocop per camminare, in particolare durante il trasporto di carichi pesanti. Comprensibilmente, i militari erano interessati. Ma correre è molto diverso dal camminare e, fino all’articolo iraniano, non c'erano stati molti progressi nello sviluppo di un pratico dispositivo di assistenza.

Da allora, però, il campo è decollato. Uno dei progressi più interessanti è stato un articolo del 2019 di un gruppo della Stanford University, guidato da Jessica Selinger (ora alla Queen's University) ed Elliot Hawkes (ora alla UC Santa Barbara). Il loro design era incredibilmente semplice: legare insieme le scarpe del corridore con un elastico. Letteralmente, è quello che hanno fatto usando tubi chirurgici in lattice che hanno soprannominato "esotendine". Ecco come appariva:

exo-2
(Foto: Journal of Experimental Biology)
(Mouse sulla figura per ingrandirla)

Il risultato? Un miglioramento del 6.4% nell'economia di corsa (cioè riduzione dell'energia necessaria per correre a un determinato ritmo). È incredibile, ma non particolarmente pratico da portare nel mondo reale, grazie al rischio di inciampare. Un altro avvertimento è che la velocità di corsa nell'esperimento era di 10 minuti per miglio. È simile alla velocità di prova negli altri esperimenti qui descritti, ma molto lontana dal ritmo della maratona d'élite.

C'è una ruga interessante nell’articolo di Stanford. La migliore stima attuale è che far oscillare le gambe in avanti ad ogni passo richiede solo circa il 7% dell'energia spesa per correre. La maggior parte dell'energia, dal 65 all'82%, secondo l’articolo, è sprecata per frenare il baricentro quando il piede impatta il terreno per poi riaccelerare quando si spinge. Quindi, come fa un elastico a risparmiare il 6.4% della tua energia? Spostando i corridori su una cadenza più alta, che riduce i costi di frenata e riaccelerazione. (Qui, sto trascurando molti dettagli, ma il punto chiave è che il risparmio energetico non riguarda solo il tirare avanti la gamba posteriore, anche se è esattamente ciò che l'elastico sta facendo. Puoi leggere una discussione più dettagliata nell’articolo, che è liberamente accessibile online.)

Intanto gli studi proseguono. Lo scorso giugno in Cina, un gruppo di ricerca ha pubblicato i dettagli di un altro esoscheletro dell'anca, non alimentato, che ha migliorato l'economia della corsa del 7.2%. E ad agosto, nel Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, un gruppo in Corea del Sud, guidato da Giuk Lee dell'Università di Chung-Ang, ha condiviso i dettagli di un progetto che ha consentito di risparmiare il 2.5 o il 4.7%, a seconda di come si eseguono le statistiche. Il numero più basso è probabilmente il più accurato, il che potrebbe farti chiedere perché mi preoccupi persino di menzionarlo, dal momento che i documenti precedenti producevano miglioramenti dal 6 all'8%. Ecco perché.

gif exoskeleton 3(Foto: Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation)

Questo è il progetto dell'esoscheletro sudcoreano. Indossi una piccola fascia intorno al busto, sorretta da bretelle. E hai una fascia di compressione attorno a ciascuna coscia, collegata alla fascia del busto da un elastico. Questo è tutto. È super leggero, pesa solo 1.3 libbre [N.d.r.: ≈ 600 gr]. Sporge dal corpo non più di un pollice [N.d.r.: 2.54 cm]. Sta diventando molto, molto vicino ad essere un paio di semi-collant a compressione di fascia alta. E questo (o almeno un design successivo) è qualcosa che potrei immaginare che qualcuno provi in competizione, e questo è meno evidentemente in contrasto con le regole del World Athletics.

Ho chiesto a un portavoce del World Athletics se questo è nel loro radar. Mi ha indicato le regole generali sull'assistenza tecnica, che includono la regola 6.3.3 che vieta "l'uso di qualsiasi tecnologia o apparecchio che offra all'utente un vantaggio che non avrebbe ottenuto utilizzando l'attrezzatura specificata o consentita dalle Regole"; e la Regola 6.3.4 che vieta "l'uso di qualsiasi ausilio meccanico".

Questo mi sembra precludere l'uso della maggior parte degli esoscheletri che ho sopra descritto. Ma non posso fare a meno di ricordare che, quando furono introdotte le scarpe con lamina in fibra di carbonio, all'epoca, la norma relativa alle scarpe proibiva "l'incorporazione di qualsiasi tecnologia che desse, a chi le indossa, qualsiasi vantaggio ingiusto". Molti hanno ritenuto che ciò avrebbe dovuto riguardare le lamine in fibra di carbonio della Vaporfly. Ma la posizione di Nike era che una lamina rigida nell'intersuola era già stata adottata, da molte scarpe da corsa precedenti, senza sollevare particolari obiezioni. 

Questo è il tipo di zona grigia in cui potrei immaginare un paio di pantaloncini a compressione attillati ed elastici. Dopotutto, numerosi studi hanno indagato se gli indumenti compressivi esistenti migliorano l'economia della corsa e alcuni di essi hanno persino prodotto risultati positivi. Cosa rende diverso un ipotetico pantaloncino elasticizzato?

Ho chiesto a Rodger Kram cosa avrebbe suggerito. La sua risposta non è stata immediata, perché voleva assicurarsi che qualsiasi nuova regola non avrebbe avuto conseguenze indesiderate sul design delle scarpe o sulle protesi utilizzate dagli atleti con amputazioni alle gambe. In effetti, gli piacerebbe vedere eventi importanti come gli X Games, la Fifth Avenue Mile o persino la maratona di Boston includere gare speciali autorizzate per l'esoscheletro come un modo per stimolare l'innovazione nei dispositivi di mobilità assistita. Ma per le competizioni d'élite su pista, la sua regola suggerita era la seguente: "Non sono consentiti dispositivi elastici o alimentati che agiscano al di sopra dei piedi che riducano il costo metabolico della corsa o aumentino l'accelerazione massima o la velocità massima dell'atleta".

Quello che mi ha fatto pensare a tutto questo è stato un annuncio di World Athletics, a fine dicembre, sulle loro regole appena riviste sulle scarpe. Tra queste c'era un limite superiore di 20 millimetri per lo spessore delle punte dei chiodi, in calo rispetto agli attuali 25 millimetri, che entreranno in vigore nel novembre 2024. Questo è esattamente il tipo di regolamento post hoc che vuoi evitare: una nuova classe di scarpe appare, frantuma una serie di record mondiali e spazza il tavolo alle Olimpiadi... e tu annunci, in ritardo, che saranno bandite tra un paio d'anni. Non so se i semi-collant elasticizzati faranno mai la differenza nelle competizioni di livello mondiale, ma solo per sicurezza, ora potrebbe essere un buon momento per scriverli nelle regole.

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  Alex Hutchinson - 22 gennaio 2022

 



Tratto da:
https://www.outsideonline.com/health/training-performance/running-exoskeleton-research-2022/


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