‘Slim zadel’ kan ruiters helpen hun pas te bereiken

Ervaren ruiters laten geavanceerde rijmanoeuvres, zoals sprongen, spins en piaffes, er moeiteloos uitzien. Maar goed rijden vereist balans en subtiele signalen aan het paard, waarvan vele worden gegeven door de houding, het zitvlak en de benen van de ruiter. Nu rapporteren onderzoekers in ACS Nano ontwikkelde een prototype “slim zadel” dat ruiters zou kunnen helpen hun biomechanica te verbeteren. Bovendien kan het zelfaangedreven zadel anderen waarschuwen wanneer een ruiter valt.

Het verzamelen en analyseren van big data wordt een belangrijk onderdeel van veel competitieve sporten omdat ze realtime informatie verschaffen over de prestaties en fitheid van atleten. De meeste systemen werken echter op batterijen, waardoor ze vaak omvangrijk en inflexibel zijn. Daarentegen worden kleine, lichtgewicht tribo-elektrische nanogeneratoren (TENG’s), die mechanische energie omzetten in elektriciteit, getest voor een verscheidenheid aan toepassingen, van het oogsten van de energie van oceaangolven tot het opladen van mobiele telefoons door te lopen. Naast het voeden van zichzelf, kunnen TENG’s mechanische stimuli, zoals druk, aanraking of beweging, omzetten in elektrische signalen. Ding Nan, Baodong Chen, Zhong Lin Wang en collega’s wilden TENG’s aanpassen aan een slim zadel voor uitdagende en potentieel gevaarlijke paardensport.

De onderzoekers maakten een dunne, flexibele, schijfvormige TENG die plat wordt als hij wordt ingedrukt en weer terugveert als de druk wordt weggenomen. Onder druk worden de interne lagen van de TENG samengedrukt, waardoor elektronen van de ene elektrode naar de andere worden overgebracht en een stroom wordt gegenereerd, die stopt wanneer de druk wordt opgeheven.

Het team plaatste een reeks van zeven TENG’s op het bovenoppervlak van een zadel, zodat ze drukverschillen in verschillende delen van de stoel konden detecteren. Elektrische signalen van de array onthulden of een rijder naar voren leunde, rechtop zat of achterover leunde. Het slimme zadel detecteerde ook wanneer een persoon opstond en ging zitten (een beweging die in de paardenwereld “posten” wordt genoemd). Wanneer een rijder eraf valt, kan het systeem een ​​draadloos signaal uitzenden om anderen te waarschuwen, een veiligheidsfunctie waarmee een gewonde rijder snel kan worden gevonden en behandeld, wat vooral belangrijk is als je alleen rijdt. Het zelfaangedreven slimme zadel, dat een responstijd van 16 milliseconden heeft, zou op een dag realtime statistische gegevens en valdetectie kunnen leveren aan ruiters en hun coaches, zeggen de onderzoekers.