Migliorare le prestazioni sportive, ridurre il rischio di infortuni e analizzare il movimento degli atleti attraverso dati oggettivi, senza imporre modelli standardizzati che rischiano di snaturare le caratteristiche individuali. È l’obiettivo della nuova linea di ricerca sviluppata da ENEA e pubblicata sulla rivista scientifica Bioengineering, che applica tecnologie digitali e intelligenza artificiale allo studio della biomeccanica sportiva. L’approccio combina videocamere, algoritmi di deep learning, sistemi di stima della posa corporea e ricostruzione tridimensionale del movimento, ricorrendo a sensori aggiuntivi soltanto quando necessario. Una metodologia non invasiva, definita markerless, che consente di analizzare il gesto atletico nelle sue diverse componenti, dalla coordinazione dei segmenti corporei alla gestione dei carichi, fino all’equilibrio e alla precisione dei movimenti.
“Nello sport di alto livello il gesto dell’atleta non deve essere necessariamente riportato a un modello standard perché spesso è proprio la sua unicità a renderlo efficace. L’analisi quantitativa serve a capire quali caratteristiche sono funzionali alla prestazione e quali, invece, possono rappresentare un fattore di rischio“, spiega Andrea Zanela, ricercatore del Laboratorio Energia e Data Science ENEA che ha sviluppato la ricerca.
Dal tennis alla pallanuoto: analizzare il gesto senza alterarlo
La tecnologia è particolarmente utile nelle discipline in cui la precisione tecnica e la libertà di movimento sono determinanti per il risultato. Tennis, tuffi, nuoto e pallanuoto sono alcuni degli ambiti nei quali anche piccoli vincoli esterni possono modificare il gesto sportivo e influenzare la prestazione. “I sistemi con minore invasività sono fondamentali negli sport come tennis, tuffi, nuoto, pallanuoto e altre discipline ad alta specializzazione tecnica, in cui anche piccoli vincoli esterni possono alterare la prestazione. L’obiettivo non è solo misurare ‘quanto’ l’atleta performa, ma capire ‘come’ produce quella prestazione, come coordina i segmenti corporei, gestisce il timing, distribuisce il carico, mantiene equilibrio e assetto e se alcune caratteristiche individuali del gesto rappresentano un punto di forza o meno“, prosegue Zanela.
Nel tennis, la ricerca si concentra sulla catena cinetica, sulla sincronizzazione dei movimenti e sulla qualità del colpo. L’analisi video senza marcatori permette di esaminare postura, angoli articolari, rotazione del tronco, movimento dell’anca, azione del braccio dominante e sequenza complessiva del gesto. A queste informazioni si aggiunge l’analisi acustica, utilizzata per riconoscere automaticamente eventi specifici, come l’impatto tra palla e racchetta e il rimbalzo sul campo. L’integrazione dei dati consente di ricostruire con maggiore precisione le diverse fasi del movimento e di valutarne la ripetibilità e l’efficacia. “L’analisi quantitativa può fornire all’allenatore informazioni sulla qualità temporale e biomeccanica del colpo; non si tratta di imporre a tutti gli atleti lo stesso gesto, ma di capire se quello individuale è efficace, stabile, ripetibile e sostenibile dal punto di vista fisico“, spiega Zanela.
Pallanuoto, la sfida di misurare il movimento in acqua
Un altro campo di applicazione è la pallanuoto, dove l’analisi biomeccanica deve confrontarsi con un ambiente complesso come quello acquatico. In questo caso, lo studio della spinta verticale dell’atleta permette di stimare parametri quali spostamento, tempo, velocità, accelerazione e potenza. Queste misurazioni contribuiscono a delineare profili individuali di forza, potenza e controllo posturale, offrendo indicazioni utili sia per ottimizzare la prestazione sia per individuare eventuali asimmetrie e strategie di compensazione che potrebbero incidere sull’efficienza del gesto.
La metodologia è stata applicata anche alla pallanuoto paralimpica, con l’obiettivo di valutare in modo oggettivo l’impatto della disabilità sulle capacità motorie espresse durante l’attività sportiva. L’analisi riguarda aspetti come galleggiamento, propulsione verticale, controllo del tronco, utilizzo degli arti superiori e capacità di eseguire passaggi e tiri, anche in presenza di contatto fisico con gli avversari. “Il lavoro sulla pallanuoto paralimpica ha esteso la logica della sport science a un tema di equità sportiva. Grazie alla collaborazione con la Federazione Italiana Nuoto Paralimpico sono stati analizzati atleti nazionali con disabilità motorie e atleti di riferimento durante gesti specifici della disciplina come galleggiamento, propulsione, passaggio, tiro non contrastato e tiro contrastato“, prosegue Zanela.
Intelligenza artificiale ed equità nello sport paralimpico
Oltre al miglioramento delle prestazioni e alla prevenzione degli infortuni, l’analisi quantitativa del movimento può offrire un contributo alla classificazione funzionale degli atleti paralimpici, il sistema che li raggruppa in base all’impatto della disabilità sulla prestazione sportiva. La disponibilità di misurazioni oggettive e documentabili può aiutare a descrivere le capacità motorie effettivamente espresse durante il gesto atletico, rendendo più trasparente il processo di valutazione. Un ambito nel quale la tecnologia può affiancare il lavoro degli specialisti, senza sostituire i criteri e le procedure previsti per la classificazione sportiva.
La ricerca ENEA propone così un approccio trasversale, nel quale l’intelligenza artificiale e l’analisi biomeccanica diventano strumenti per comprendere meglio il movimento umano e le sue potenzialità, tanto nello sport d’élite quanto in quello paralimpico. “Questa metodologia trasversale può avere come domini applicativi non solo lo sport ma anche l’ambiente urbano, i servizi alla persona e le infrastrutture e i sistemi energetici“, conclude Zanela. Le tecnologie sviluppate per studiare il gesto atletico potrebbero quindi trovare applicazione anche in altri contesti, dalla progettazione di ambienti più accessibili all’analisi delle attività quotidiane, fino al monitoraggio e all’ottimizzazione di infrastrutture e sistemi energetici.
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