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系統識別號 U0002-0408201517044800
中文論文名稱 智慧型馬術模擬復健機設計
英文論文名稱 The Design of Intelligent Simulated Hippotherapy Machine
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生中文姓名 林韋宏
研究生英文姓名 Wei-Hung Lin
學號 603370031
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-07-02
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授-楊智旭
委員-陳炤彰
委員-楊智旭
委員-吳乾埼
中文關鍵字 馬術復健治療(馬術治療)  飛輪機  機構設計 
英文關鍵字 Hippotherapy  Indoor cycles  Mechanical design 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 馬術復健治療受限於合法馬場較少,且收費較高等不便利性因素影響而不易普及,因此本研究是以馬術復健治療的動作為基礎,設計及製作一部可以同時復健上肢、下肢、腰部肌力及訓練身體平衡之智慧型馬術模擬復健機,使肢體障礙的朋友們可以用更平價、更便利的方式達到馬術治療的成效,以造福患者,減少醫療人力並節省醫療資源。
研究項目包括智慧型馬術模擬復健機之機構設計,使患者乘坐於類似馬鞍的座椅上,雙腳置放於安全踏板中進行踩踏,踩踏的動能會經由齒輪與皮帶的傳導,使座椅能夠如同馬匹行走一般的起伏律動,另外座椅下的搖擺系統將配合患者踩踏頻率產生左右傾斜的往復運動,來模擬馬術治療的動作,使患者上肢、下肢及腹部核心肌肉群能適當運動,並能訓練自身自主平衡。
智慧型馬術模擬復健機設計,首先從手繪零件藍圖著手,再透過電腦輔助繪圖軟體(Pro/Engineer)來建立模型,並將零件尺寸詳細設計、計算及完成設計圖,以利機構設計及製作,再透過模擬軌跡分析,驗證研究結果與設計目標符合,最後再進行實際測試,觀察使用者在智慧型馬術模擬復健機上的復健情形。
英文摘要 Hippotherapy is limited to less legal racecourse and higher charge. These inconvenient factors disturb hippotherapy to popularize. Therefore, base on the basic movements of hippotherapy, this research is intended to design and product an intelligent simulated hippotherapy (equine-assisted) machine which is useful to enhance the hands, legs, waist body strength and balance training during the rehabilitation treatment in a single machine simultaneously. In order to bring benefits to patients and to reduce the cost of medical and health care, this machine makes physical disabled friends have more affordable and more convenient way to achieve the effects of hippotherapy.
The research works include mechanical design. Patients are able to sit on the seat which is similar to a saddle, and put foot on toe clips to tread. The kinetic energy of tread will be transmitted by gearwheel and belt. This machine is designed to make the saddle move up and down, and resemble a walking-horse. In order to simulate the movement of hippotherapy to do balance training and to strength the muscular movement of patients’ arms, legs and waist, the swing system which is under the saddle will coordinate the frequency of patients to produce movements from side to side.
The research word starts from hand-painted machine parts. The second step is to build models by using ProEngineer, and then designs, calculates and draws the size of machine parts particularly, so as to facilitate the processing and the mechanical design. The third step is analyzing and checking the results of the simulation are consistent with the goal or not through the simulated track. The final step is testing in a particularly way to observe the rehabilitation situation of users on the Intelligent Simulated Hippotherapy Machine.
論文目次 目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 IV
第一章 緒論 1
1-1、 前言 1
1-2、 研究動機與目的 3
1-3、 相關文獻 8
1-4、 研究架構 14
第二章 機構設計 15
2-1、 研究設備 15
2-2、 設計概念與規範 21
2-3、 機構設計流程 23
第三章 建立機構幾何模型 27
3-1、 Pro/Engineer套裝軟體 27
3-2、 智慧型馬術模擬復健機機構設計 29
第四章 電力輔助控制系統 55
4-1、 電力輔助控制系統需求 55
4-2、 電力輔助控制系統應用 55
4-3、 電力輔助控制系統設定 57
第五章 實驗結果與驗證 59
5-1、 模擬軌跡分析 59
5-2、 實驗結果 65
第六章 結論與研究建議 69
6-1、 結論 69
6-2、 研究建議 70
參考文獻 71

表目錄
表1.1、智慧型馬術模擬復健機與人體運動部位對照表 4
表1.2、騎馬運動基本動作對應的肌肉運動情形 6
表1.3、GMFCS分類系統 10
表3.1、智慧型馬術模擬復健機組裝架構表 30

圖目錄
圖1.1 、台灣身心障礙人口發展趨勢 2
圖1.2 、馬術運動4個基本動作 6
圖1.3 、Panasonic公司JOBA健美騎馬機外觀 11
圖1.4 、Intelligent motion公司Hirob復健機器外觀 12
圖1.5 、多功能騎馬機外觀 13
圖2.1 、飛輪機外觀 16
圖2.2 、騎馬機外觀 17
圖2.4 、機構設計加工基本流程 26
圖3.1 、Pro/Engineer使用介面 28
圖3.2 、智慧型馬術模擬復健機3D實體模型 29
圖3.3 、手把完全伸長 32
圖3.4 、手把完全縮短 32
圖3.5 、手把向前方擺放 33
圖3.6 、手把向後方擺放 33
圖3.7 、可調式底盤支撐點 34
圖3.8 、狗嘴套安全踏板 35
圖3.9 、椅墊支撐架與椅墊 36
圖3.10、羊毛氈煞車墊片 37
圖3.11、椅墊底座與椅墊關係設計示意圖 39
圖3.12、椅墊底座模型 39
圖3.13、旋轉圓盤與後支撐桿件 40
圖3.14、前支撐桿件模型 42
圖3.15、線性滑軌機構模型 42
圖3.16、複合齒輪組模型 44
圖3.17、複合齒輪俯視圖 44
圖3.18、連接時規皮帶的齒輪 46
圖3.19、小齒輪的鍵槽 46
圖3.20、搖擺系統機構側視圖 47
圖3.21、搖擺機構後視圖 49
圖3.22、傾斜圓盤(左邊銀色為4度、右邊黑色為6度) 49
圖3.23、圓盤上的偏心圓連接點 51
圖3.24、萬向接頭相對位置配置圖 52
圖3.25、萬向接頭位置 52
圖4.1 、電力輔助控制系統於智慧型馬術模擬復健機位置 56
圖5.1 、模擬軌跡側視圖(1倍轉速) 61
圖5.2 、模擬軌跡後視圖(1倍轉速) 61
圖5.3 、模擬軌跡俯視圖(1倍轉速) 61
圖5.4 、模擬軌跡側視圖(2倍轉速) 62
圖5.5 、模擬軌跡後視圖(2倍轉速) 62
圖5.6 、模擬軌跡俯視圖(2倍轉速) 62
圖5.7 、模擬軌跡側視圖(1.2倍轉速) 63
圖5.8 、模擬軌跡後視圖(1.2倍轉速) 63
圖5.9 、模擬軌跡俯視圖(1.2倍轉速) 63
圖5.10、智慧型馬術模擬復健機各軸向運動情形 64
圖5.11、兒童試乘智慧型馬術模擬復健機(前視圖) 66
圖5.12、兒童試乘智慧型馬術模擬復健機(側視圖) 67
圖5.13、兒童試乘智慧型馬術模擬復健機(後視圖) 68
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