Chalmershindret mäter för att hitta den optimala hastigheten vid hoppning

Sedan 2016 har Gothenburg Horse Show samarbetat med Chalmers i syfte att hitta en så ultimat spångkurva för hopphästar som möjligt. 2019 års mätning fokuserade på att mäta hastighet, i anridning, över hindret samt efter landning. Vad 2020 års hinder kommer att innehålla presenteras för allmänheten efter årsskiftet.

 

Foto: Lottapictures/Lotta Gyllensten

 Chalmershindret 2019
Årets uppdrag är att mäta hastighet, dels till hindret, avsprång till landning och
från hindret. Syftet med detta års mätningar var likt andra år att få mer kunskap
kring hur en häst hoppar över ett hinder för att den svenska hästaveln ska kunna få fram mer hållbara hästar. Detta är framförallt för att ryttare ska kunna hitta en
optimal hastighet vid anridning och hopp på olika hinderhöjder.
Vi använder modern radarteknik som främst är framtagen för fordon säkerhet men som vi har modifierat vilket har möjliggjort korrekt uppskattning och spårning av positionen och hastigheten av objekt i sitt fält. Detta används ofta för
hastighetskontroller, parkeringsassistent i bilar och även självkörning. Denna
radartyp har otroligt stora användningsområden och just detta chip är under
utveckling. Man skulle kunna använda chippet för att räkna människor i ett rum
eller kolla någons puls.
Radarn skickar ut elektromagnetiska vågor som studsar mot olika typer av objekt.
Vatten är ett bra reflektionsmaterial för dessa typer av vågor vilket passar bra då vi jobbar med hästar och djur. Chippet är programmerat i språket C och vi använder Matlab för att förädla datan.

Det gjordes tre mätningar, ett före, ett över hindret och ett efter. Radarn stod utplacerad längs med sargen i Scandinavium och har en räckvidd på ungefär 10 meter.  Ryttarna har efter sina ritter fått mätdata under anridningen, över hindret samt efter landning och kan därmed se hur hastigheten förändras. 

Resultatet av 2019 års mätning var tydlig - ju mer rutinerat ekipage desto jämnare tempo före, över och efter. I de internationella klasserna var genomsnittet enl nedan: 
Före: 20,90 km/h
Över: 20,62 km/h
Efter: 20,57 km/h

Jämfört med exempelvis ekipagen i Young Rider-klasserna var skillnaderna större. 
Före: 22,33 km/h
Över: 21,94 km/h
Efter: 20,59 km/h 

Slutsatserna man kan dra av detta är många och bör såklart diskuteras, samt sättas i samband med tidigare mätningar.  Men tydligt är att ryttarna bör sträva efter ett så jämnt tempo i anridningen för att inte tappa fart, istället för att rida med "gas-och-broms". 

Chalmershindret 2018
Under 2018 mätte Chalmershindret kraften i hästens landning samt avstamp.
Syftet med detta års mätningar var likt andra år att få mer kunskap kring hur en
häst hoppar över ett hinder för att den svenska hästaveln ska kunna få fram mer
hållbara hästar.
För att mäta kraften i avstamp och landning grävdes två vågar ner under
tävlingsbanan på så sätt att den inte kunde flyttas mellan klasserna. Vågen låg ca. 15cm under sanden. Vågen som användes under testet kunde mäta upp till 5 ton med en exakthet på 0,2 kilogram och den var 1,2 x 1,5 meter stor. Vågens hörn markerades vid byggnation av banan med laser för att Chalmershindret skulle kunna placeras med nödvändig exakthet. Enbart resultatet från ett benpar visades på jumbotronen under tävlingen. Resultaten laddades direkt upp på en server och visades sedan på jumbotronen där datan presenterades i kilogram.

Till detta år byggdes ett nytt hinder av en specialiserad hinderbyggare. Detta
hinder skapades i samråd med Chalmers kommunikationsavdelning och använder Chalmers nya grafiska profil. Hindret är grått med kugghjul på var sida om stöden och kom att återanvändas för ökad igenkänningsfaktor.
Innan tävlingen testades hindret tre gånger. Det som skapade vissa svårigheter var det faktum att vågarna behövde grävas ned i olika typer av underlag vilket gjorde att det var svårt att få trovärdiga mätvärden.

Under tävlingen var hindret med i diverse klasser man aldrig de absolut högsta då banan inte gjorde det möjligt för ett hinder där vågarna var placerade. I vissa
omhoppningsklasser var det problem med att hästarna hoppade utanför vågen då de kom in snävt på hindren.
Deltagare från hindret deltog i King Size & Science evenemanget under tävlingen
där man pratade med Maria Gretzer och Douglas Lindelöw om projektet.
Detta året var det mest utmanande hittills då mätutrustningen dels var dold
samtidigt som den var otroligt otymplig vilket gjorde det svårare med små
kalibreringar. Trots detta lyckades Chalmershindret visa upp krafterna i avstampet
och landningen på jumbotronen under alla tävlingar hindret var med i.

Chalmershindret 2017
År 2017 mätte Chalmershindret avståndet från hästens avstamp till hindret, samt
hur långt ifrån hindret hästen landar. Mätningarna utfördes live under tävlingarna på tio klasser under Göteborg Horse Show. Arbetet delades initialt in i två grupper; designgrupp samt programmeringsgrupp.
Designgruppen hade som uppdrag att måla och lacka hindret, bygga ny låda till
hindret som skulle passa den nya mätutrustningen samt designa hemsidan som
visades på jumbotronen under Göteborg Horse Show.

Designgruppens ansvar var att både förbättra förra årets hinder men även jobba parallellt med sensorgruppen och komma med designlösningar som gjorde den nya mätningen möjlig.
Programmeringsgruppen var främst ansvarig för att utföra årets mätning och all
teknik som det medför. Programmeringsgruppen delades sedan in efter den
utrustning som användes; en sensorgrupp samt en antenngrupp. Antenner
använde man för att slippa sladdar inne på arenan. Överlag var det ett väldigt lyckat projekt i den mån att utrustningen lyckades mäta åtta av de tio klasserna som var planerade. För att kunna genomföra mätningarna använde man sig av en sensor. En kommunikationskanal mellan sensor och dator sattes upp i Java där information
kunde skickas och tas emot. Här formaterades även data för att enklare kunna
bearbeta och analysera vidare i Python då där fanns ett bibliotek (matplotlib)
som på ett visuellt tilltalande sätt kunde hjälpa vid analys och felsökning.

Resultatet för allt arbete visade sig tydligt i Scandinavium då ryttare i världsklass
hoppade över Chalmershindret och mätningarna fungerade.

Chalmershindret 2016
År 2016 var året som samarbetet mellan Chalmers och Gothenburg Horse Show
startade. Chalmershindret är ett projekt där studenter får ta fram teknik som
registrerar och ger information kring hur en häst agerar vid ett hinder. I sitt
samarbete har Chalmers ett eget hinder på Gothenburg Horse Show. Varje år utförs någon ny mätteknik på hindret. Mättekniken startade år 2016 då hindret var utrustat med sensorer som skickar ut laserstrålar och registrerar hur högt hästen hoppar över hindret.

Tekniken mätte avståndet mellan den översta bommen på hindret och hästens lägsta punkt ovanför bommen. Noggrannheten för mätningarna var fem millimeter. För relevant mätdata fanns en sensor som detekterar om hästen river och en annan detekterar att hästen kommit över hindret. Resultaten visades sedan i realtid på jumbotronen i Scandinavium, och den häst som hade minst avstånd vann Chalmers-priset.
De två största utmaningar som projektgruppen brottades med var att konstruera
det fysiska hindret och ta fram årets mätteknik. Ett viktigt fokus har varit
materialval för att hindret ska vara både lätt och hållbart. I designen ingår också att hindret snabbt går att riva och bygga upp på nytt, med sensorer och teknik intakt. Stöden har hjul så att de är enkla att rulla ut från arenan.

– Tanken med det smarta hindret är att vara ett hjälpmedel för att kunna minimera den kraft som hästen använder i hoppet, så att den bara använder precis så mycket den behöver för att klara hindret, säger Magnus Karlsteen, docent i teknisk fysik och ansvarig för hästsportsatsningen på Chalmers. Genom mätningen kan häst och ryttare kalibrera sig och lättare lära sig att hoppa lagom högt. Det kan ge en bättre rytm i loppet och en snabbare tid. Dessutom ökar underhållningsvärdet för publiken när man får mer kunskap om vad man egentligen ser.

För mer information om Chalmers hästsportsatsning besök:

https://www.chalmers.se/sv/centrum/sportteknologi/forskning/sporter/hastsport/Sidor/default.aspx

För ytterligare information: 
Tomas Torgersen, tävlingsledare Gothenburg Horse Show,
tfn: 031-368 44 53 
e-post: [email protected] 

Magnus Karlsteen, docent i fysik, projektledare för hästsportsatsningen vid Chalmers tekniska högskola,
tfn: 073-079 42 47, 
e-post: [email protected]