Hochpräzises Kräftemessen für den perfekten Schuss
Forscher der Uni Bern nutzen hochsensible Kraft-Momenten-Sensoren aus der Robotik, um Schweizer Kaderschützen zu trainieren. Was im Spitzensport bereits zu wertvollen Erkenntnissen für den perfekten Schuss führt, soll jetzt auch in der Medizin und Reha-Technik zunehmend zum Einsatz kommen.
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Kraft-Momenten-Sensoren: enger Zusammenhang zwischen Streuung der Kraftwerte an Schulter & Ergebnis -
Jan Lochbihler nutzt im Training Daten der Kraft-Moment-Sensoren von SCHUNK.
Über Minuten, manchmal auch über Stunden hinweg verharrt der Schweizer Olympiaschütze Jan Lochbihler beim Training in stoischer Ruhe, konzentriert sich allein auf den eigenen Atem und auf das mit bloßem Auge kaum erkennbare Ziel. Mit maximaler Köperbeherrschung sucht der durchtrainierte Athlet den entscheidenden Moment bis er regungslos den Abzug drückt – und trifft.
Jeden Pulsschlag der Halsschlagader, jede noch so geringe Unruhe, die die Position oder Lage der Luftdruckwaffe beeinflussen, werden unaufhörlich am Kontrollmonitor protokolliert. Das Ziel ist der perfekte Schuss. Immer und immer wieder.
Technologische Anleihe beim Maschinenbau
„Die grundlegende Frage des Projekts war, wie man einen Präzisionssport wie das Sportschießen noch weiter optimieren kann“, erläutert Projektleiter Dr. Ralf Kredel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Sportwissenschaft der Universität Bern.
Bei den Athleten am Schießstand des Schweizer Schießsportverbands SSV in Biel kommt der Einsatz der Kraft-Momenten-Sensoren gut an. „Mit dem Sensorsystem analysieren wir sämtliche Kraftwerte in x-, y- und z-Richtung sowie die Drehmomente“, berichtet Dino Tartaruga, der innerhalb des SSV für den Bereich Leistungsdiagnostik verantwortlich ist.
„So konnten wir erkennen, dass bei Jan die Streuung des Kraftwerts Fx an der Schulter bei guten Schüssen deutlich geringer ist als bei schlechten“, erläutert der Sportwissenschaftler. „Das heißt im Umkehrschluss, dass der Schütze verstärkt auf seine Schulter achten muss. Jetzt zeigen die Sensoren, wo die Bewegung herkommt“, betont der Trainer.
Leichte Sensoren mit hoher Auflösung und kompakten Abmessungen
Aus Kostengründen hatte man zunächst versucht, in Zusammenarbeit mit einem anderen Hersteller Sensoren in Eigenregie zu konzipieren. Die Sensoren wiesen jedoch weder die Messgenauigkeit, noch die Stabilität der hochauflösenden Serienmodelle auf, die heute zum Einsatz kommen.
Hauptanforderungen waren eine hohe Reliabilität, Zuverlässigkeit in den Messergebnissen, eine hohe Präzision, Robustheit, geringes Gewicht und geringe Bauhöhe. All diese Kriterien erfüllt die Sensor-Baureihe des Kompetenzführers für Greifsysteme und Spanntechnik SCHUNK aus Lauffen am Neckar.
Während herkömmliche Kraft-Momenten-Sensoren mit Folienmessstreifen arbeiten, sind die FT Sensoren von SCHUNK durchgängig mit Silizium-Dehnmessstreifen ausgestattet. Diese liefern ein 75-mal stärkeres Signal als konventionelle Sensorlösungen.
Sie ermöglichen eine dezentrale Intelligenz in der einzelnen Aufgabe und eignen sich zur Überwachung von Prozessparametern, zur dezentralen Qualitätssicherung und zur Dokumentation von Qualitätskriterien.
Grundlagenforschung in der Roboterchirurgie oder Rehabilitation
Die Universität Bern nutzt die hochsensiblen Kraft-Momenten-Sensoren aktuell zur Grundlagenforschung im Bereich von Reha-Anwendungen oder in der Roboterchirurgie.
Denn was im Leistungssport bereits erfolgreich angewendet wird, kann in der Roboterchirurgie dazu eingesetzt werden, Menschen eine schnellere Genesung in Aussicht zu stellen. Ein weiterer Anwendungsbereich stellt die Rehabilitation dar, um zu prüfen, ob Übungen richtig gemacht werden. Oder um den Effekt einer Therapie zuverlässig zu messen.
