淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-1209201713330600
中文論文名稱 智慧型輔助多功能訓練機設計
英文論文名稱 Intelligent Assisted Multi-Function Training 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 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 廖瑋得
研究生英文姓名 Wei-De Liao
學號 604350156
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2017-07-13
論文頁數 79頁
口試委員 指導教授-楊智旭
委員-王銀添
委員-楊棧雲
中文關鍵字 划船運動  馬術復健  智慧型控制  可程式控制器 
英文關鍵字 boating  hippotherapy  Artificial intelligent control  Programmable Controller 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 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。
英文摘要 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.
論文目次 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
參考文獻 [1] 內政部統計通報,2011~2015年,“ 台灣人口老化指數 ”,
http://www.moi.gov.tw/stat/chart.aspx?ChartID=S0401.
[2] 彭鈺人,張淑玲,1997年,“ 有氧運動與無氧運動對焦慮與憂
鬱的影響 ”,大專體育34期(1997 / 12 / 01),P46-50。
[3]1Mark W. Hoglund,Richard Sadovsky,Justin Classie,“ Engagement in life activities promotes healthy aging in men ”,Journal of men's health,pp. Vol. 6,Issue 4,Pages 354-365,2009.
[4]2Hiroshi Nakajima,Naoki Tsuchiya,Toshikazu Shiga,“ Systems healthcare-the importance of lifestyle modification ”,IEEE,International conference on granular computing(GrC),2014.
[5] 胡名霞,許書旋, 江秀玲,吳淑瓊,2006年2月,“ 全國長期
照護物理治療人力需求推估 ”,物理治療;31卷1期。
[6] 張淑芳, 2014年“ 老年肌少症之診斷與治療 ”,護理雜誌61卷
2期.
[7]1Sridhar P. Arjunan,Dinesh K. Kumar,Teodiano Bastos,“ Investigation of age and gender related changes in force of isometric contraction,muscle endurance and muscle strength among young and old healthy people ”,IEEE,ISSNIP Biosignals and biorobotics conference: biosignals and robotics for better and safer living (BRC),2012.
[8] 林永隆,2004年,“ 划船運動入門 ”,中華民國划船協會。
[9] 划船訓練(划船機使用介紹),
https://www.mr-sport.com.tw/product-test/rowing-machine-training.html.
[10] 林正常,2004年11月,“ 肌力與體能訓練 ”,藝軒圖書出版社。
[11] 方進隆,1997年,“ 有氧運動 ”, 教師體適能指導手冊。
[12] 李水碧、徐仁廣,1995年,“ 肌肉向心收縮與離心收縮之探
討 ”,中華體育季刊,9期1卷。
[13] “ 肌肉收縮的類型 ”,新高中「體育」課程,
http://www.hksports.net/hkpe/nss_pe/human_body/ muscle_contraction_types.htm.
[14] 王孝恆,“ 互動式划船健身機之研發 ”,國立台北科技大學自動化科技研究所論文,2010年。
[15]9Kazuto Miyawaki,Yuuma Watanabe,Yuuki Moriyama,“ Evaluation of the rowing machine with pressure of seat and sole ”,IEEE,The SICE annual conference,2013.
[16] “ 現行橢圓機型式簡介 ”, 財團法人自行車暨健康科技工業研究發展中心,2016年12月。
[17] bPeter Rumford,“ Elliptical trainer - pros and cons ”,tweak fit,d2011.
[18] bBoyan Rista, Goran Rista, Snezana Rista, http://twicycle.com/.
[19] 林韋宏,“ 智慧型馬術模擬復健機設計 ”,淡江大學機械與機
電工程學系研究所,碩士論文,2015 年 6 月。
[20] 辜玟棋,“ 智慧型馬術模擬復健機之控制系統設計 ”,淡江大
學機械與機電工程學系研究所,碩士論文,2015 年 6 月。
[21] William Benda,Nancy H. McGibbon,Kathryn L. Grant, “ Improvements in muscle symmetry in children with cerebral palsy after equine-assisted therapy ”,The journal of alternative and complementary medicine,pp. Vol. 9,Issue 6,Pages 817-825,2004.
[22] 吳宮頡,“ 阻力訓練與有氧訓練對身體組成和能量代謝之影響 ”,
國立屏東教育大學體育學系研究所,碩士論文,2014年6月。
[23] 陳佳宏,邱坤瑋,“ 伺服機構的定位控制 ”,逢甲大學自動控
制工程學系,專題論文,2008年。
[24] 台達集團,“ 交流伺服馬達與驅動器 ”, http://www.deltaww.com/Products/CategoryListT1.aspx?CID=060301&PID=10&hl=zh-TW&Name=DVP-ES2/EX2%E7%B3%BB%E5%88%97.
[25]2CST嘉晟精密有限公司,“ RX系列-行星減速機/經濟型 ”,
1997年,http://www.chusheng.com.tw/about.html.
[26] 楊志樂,蕭永行,吳德清,“ 機械修護能力本位訓練教材PLC之種類與規格認識 ”,2001年12月。
[27] 台達集團,“ DVP-ES2/EX2系列 ”, http://www.deltaww.com/Products/CategoryListT1.aspx?CID=060301&PID=10&hl=zh-TW&Name=DVP-ES2/EX2%E7%B3%BB%E5%88%97.
[28]1Robert Palisano, Peter Rosenbaum, Doreen Bartlett, Michael Livingston, “ CanChild centre for childhood disability research ”, mcMaster university , 2007.
[29] 身心障礙者服務資訊網, “ 系列身心障礙者之分級與鑑定標準 ”,http://disable.yam.org.tw/node/551#d.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2017-09-28公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2017-09-28起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2486 或 來信