本研究之目的是結合智慧型馬術復健機、划船運動與啞鈴負重訓練的多重模式，設計一部可以同時訓練上肢、下肢、核心肌群及針對肢體行動不方便者之智慧型輔助多功能訓練機，藉由多元的訓練方式達到恢復正常生活起居的能力，也可作為一般多功能健身機使用。研究項目包括機構設計、智慧型電動輔助控制系統及機電系統整合，讓使用者同時進行智慧型馬術復健機及上肢負重訓練。
其中，研究核心為上肢負重訓練機構設計，以伺服馬達扭力控制作為輔助動力來源，並由軟性鋼索作為機構與使用者阻抗的媒介，操作中可依自己的能力範圍調整對抗的重量，整合手腳並用的運動模式，讓使用者能夠在安全的環境下，同時進行無氧、有氧訓練，達到事半功倍的效果。研究目標在改變以往重量訓練及復健運動需投入大量人力輔助的不便利性，讓使用者能簡易操作的智慧型輔助多功能訓練機，驗證手腳並用運動的優勢。並加入智慧型輔助功能的情況下，能造福銀髮族或肢體行動不便者，減少醫療人力，節省醫療資源。

The purpose of this thesis is to combine the functions of multiple body training systems, including intelligent simulated hippotherapy machine, boating and dumbbells training to develop a compound exercise system which can train not only upper/lower limb but also core muscles of human beings in the same time. Owing to the multiple training design, this system would be helpful to the rehabilitation of disabled patients, and also can be used as a normal workout machine.
The research work includes the mechanical design, control system with intelligent assistant and mechatronic systems. The developed machine enables the user to train the upper body with the intelligent simulated hippotherapy machine in the same time.
The major part of this research is the design of weight training machine, using the torque control with a servo motor as a auxiliary resourse of power, meanwhile using a cable as a confrontation of the medium. While using this system, the users can adjust the weight according to their own strength, doing anaerobic and cardio exercise training under a safe workout space.
Regarding the inconvenience of normal rehabilitation training which requires lots of assistant , the main purpose of this research is to develop the low-cost intelligent assisted multi-function training machine. This enable the users to operate it easily with both upper/lower limb. With the function of intelligent assisted, it would economize medical manpower and resources and bring benefits to those disablers and elderly.

目錄
中文摘要..................................................I
英文摘要.................................................II
目錄....................................................III
表目錄....................................................V
圖目錄...................................................VI
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...........................................12
第二章  機構設計.........................................15
2-1、 設計概念...........................................15
2-2、 機構設計流程.......................................17
第三章  建立機構幾何模型..................................23
3-1、 Autodesk Inventor套裝軟體..........................23
3-2、 智慧型輔助多功能訓練機機構設計.......................24
第四章  研究設備與步驟....................................38
4-1、 硬體系統...........................................39
4-2、 軟體系統...........................................47
4-3、 研究步驟...........................................48
第五章  實驗結果與驗證....................................58
5-1、 實驗結果...........................................59
5-2、 測試效果討論.......................................63
第六章  結論與建議........................................69
6-1、 結論...............................................69
6-2、 建議...............................................70
第七章  參考文獻.........................................72
附錄A....................................................76

表目錄
表1.1、無氧運動與有氧運動的區別.............................6
表4.1、AC伺服馬達規格.....................................40
表4.2、AC伺服馬達驅動器之接線腳位表........................42
表4.3、各負重級別對應輔助扭力區間之公斤數...................52
表5.1、GMFCS分類系統.....................................59
表5.2、不同測試者對抗之難易度感受..........................61
表5.3、上肢肢體障礙者之分級與鑑定標準......................62
表5.4、肢體障礙者對智慧型輔助多功能訓練機負重模式使用建議表..63

圖目錄
圖1.1、台灣人口老化發展趨勢圖...............................2
圖1.2、划船運動示意圖......................................4
圖1.3、等張收縮之兩種收縮類型...............................8
圖1.4、划船健身機.........................................9
圖1.5、市售橢圓訓練機.....................................10
圖1.6、Twicycle..........................................11
圖1.7、智慧型馬術模擬復健機...............................12
圖2.1、機構設計加工流程...................................18
圖2.2、智慧型馬術復健機結構示意圖..........................20
圖2.3、智慧型馬術復健機飛輪示意圖..........................21
圖3.1、Autodesk Inventor繪圖軟體介面......................24
圖3.2、智慧型輔助多功能訓練機3D模型........................25
圖3.3、智慧型輔助多功能訓練機組裝架構圖....................26
圖3.4、上肢負重訓練機構固定平台............................28
圖3.5、上肢負重訓練機構平台固定位置設計....................28
圖3.6、上肢負重訓練機構平台固定位置外觀....................29
圖3.7、滾筒機構與鋼索固定方式.............................30
圖3.8、滾筒機構設計示意圖.................................31
圖3.9、滾筒機構支圓形鋁板.................................31
圖3.10、支撐鋁板.........................................32
圖3.11、支撐鋁板(軸承)....................................33
圖3.12、鋼索設計模擬圖....................................34
圖3.13、鋼索傳導路徑模擬圖................................34
圖3.14、滑輪固定機構......................................35
圖3.15、滑輪固定機構門擋設計..............................35
圖3.16、重量訓練專用短拉桿................................36
圖3.17、長300cm，直徑5mm鋼索..............................37
圖3.18、鋼索與短拉桿聯結方式..............................37
圖4.1、上肢負重訓練控制系統...............................38
圖4.2、伺服系統控制流程圖.................................40
圖4.3、台達AC伺服馬達.....................................41
圖4.4、AC伺服馬達驅動器...................................41
圖4.5、CST減速機.........................................42
圖4.6、三種常見開關導通原理...............................44
圖4.7、按鈕開關..........................................44
圖4.8、PLC內部架構圖.....................................45
圖4.9、台達DVP20EX200R PLC...............................46
圖4.10、上肢負重訓練機構系統整合架構.......................47
圖4.11、門擋於智慧型輔助多功能訓練機之用途..................49
圖4.12、扭力控制系統流程圖................................54
圖4.13、負重控制開關......................................56
圖4.14、負重控制開關架構圖................................56
圖4.15、PLC監控系統......................................57
圖5.1、測試者A實際操作智慧型輔助多功能訓練機................66
圖5.2、測試者B實際操作智慧型輔助多功能訓練機................67
圖5.3、測試者C實際操作智慧型輔助多功能訓練機................68

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[28]1Robert Palisano, Peter Rosenbaum, Doreen Bartlett, Michael Livingston, “ CanChild centre for childhood disability research ”, mcMaster university , 2007.
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