臺灣博碩士論文加值系統

摘要
目的：應用自製無線六軸慣性裝置辨識蝴蝶擴胸運動之動作週期時間。方法：本研究階段一：透過三維動作分析系統驗證自製的無線六軸慣性裝置，事後以組內一致性檢定分析此慣性裝置的三軸加速度與三軸角速度的信度檢定，階段二：參與對象為12名大專健康男生，以三維動作分析系統與自製的無線六軸慣性裝置測量蝴蝶擴胸運動之人體前手臂時間空間參數，實驗中主要給予三種不同動作頻率，事後使用自行撰寫之演算法判讀每次的動作週期時間，比較此裝置與三維動作分析系統兩者之間的相關性。結果：自製的無線六軸慣性裝置在各軸向重複30次的動作曲線數據的組內相關係數(Intra-class Correlation Coefficient, ICC)都高於0.995；自製的六軸無線慣性裝置與三維動作分析系統兩者之間具有高度相關，六軸向的皮爾森相關係數(Pearson correlation coefficient)都為γ = 0.999；12名參與對象以兩者設備紀錄三種不同速度，經過自行撰寫之演算法後，在三種動作速度下都具有顯著相關。結論：無線六軸慣性裝置與公認設備互相比較有較高的相慣性與重複性，未來可以透過慣性裝置的即時性與方便性來檢測人體動作時間空間參數，也可融入阻力訓練中紀錄訓練過程，以協助教練打造個人專屬運動處方。


關鍵詞：感測器、阻力訓練、動作週期

Abstract
Objective: Identification machine fly of the action period of time used self-manufactured six-axis wireless inertial measuring unit. Method: This experiment includes two parts, the first part: using three dimensional motion capture system to examine self-manufactured six-axis wireless inertial measuring unit. After that, using intra-group correlation to examine the reliability of using three-axis accelerometer and three-axis angular velocity accelerometer device. The second part: subjects were 12 healthy college male subjects, using three-dimensional motion capture system and self-manufactured six-axis wireless inertial measuring unit to measure machine fly exercise of the forearm space-time parameters. Three different action frequencies were given during the experiment and using self-implementing algorithm to determine the action period of time and comparing the correlation between self-manufactured six-axis inertial device and three-dimensional motion capture system. Result: Intra-class Correlation Coefficient of self-manufactured six-axis inertial device at all axis using 30 times repeated active curve was 0.995. Self-manufactured six-axis wireless inertial measuring unit and three-dimensional motion capture system were highly correlated against each other, the Pearson correlation coefficient was γ = 0.999 at all six axis. Using two different devices to record three different velocities and from 12 subjects all showed significantly correlation against each other. Conclusion: This self-manufactured six-axis wireless inertial measuring unit has high correlation and high repeatability compared with the commonly use motion device and therefore it is convenient to determine human body space-time parameters as well as using it to record during the resistance training session for personal exercise prescription purpose.


Key words：Sensor, Resistance Exercise, Action Cycle

目錄
第壹章　緒論 1
第一節 研究背景 1
第二節 研究動機 3
第三節 研究目的 4
第四節 名詞操作性定義 5
第貳章 文獻探討 7
第一節 應用慣性裝置於人體時間空間參數 7
第二節 應用慣性裝置於人體運動學參數 12
第三節 本章總結 15
第參章 研究方法 16
第一節 研究架構 16
第二節 受試者基本資料 17
第三節 實驗時間與場地 17
第四節 實驗設備與軟體 18
第五節 場地佈置 23
第六節 實驗設計 24
第七節 資料處理與分析 27
第八節 統計分析 29
第肆章 結果 30
第伍章 討論 38
第陸章 結論與建議 40
結論 40
建議 40
參考文獻 41

圖　目錄
圖 一　Nike結合感測器之運動產品 2
圖 二　蝴蝶擴胸運動 5
圖 三　無線六軸慣性裝置 6
圖 四　Willemsen et al.單軸加速規黏貼的位置 13
圖 五　六軸無線慣性裝置與即時顯示介面 18
圖 六　水平旋轉平台 19
圖 七　六段式電源供應器 19
圖 十　無線六軸慣性裝置黏貼位置 22
圖 十一　反光球黏貼於六軸無線慣性裝置之位置 22
圖 十二　場地配置圖 23
圖 十三　固定旋轉速度之水平旋轉平台 25
圖 十四　第一階段實驗流程圖 26
圖 十五　加速度轉換公式 27
圖 十六　角速度轉換公式 27
圖 十七　旋轉平台黏貼反光球位置圖 28
圖 十八　驗證角速度之曲線劃分 28
圖 十九　加速規感測器X軸三點量測之結果 30
圖 二十　加速規感測器Y軸三點量測之結果 31
圖 二十一　加速規感測器Z軸三點量測之結果 31
圖 二十二　陀螺儀感測器X軸擷取範圍 34
圖 二十三　慣性裝置曲線與三維動作分析系統曲線之動作辨識 36
圖 二十四　慣性裝置與三維動作分析系統之圖示 37


表　目錄
表 一 　IMU檢測人體時間空間參數之回顧 7
表 二　慣性裝置測量人體運動學參數之研究成果 12
表 三　陀螺儀感測器X軸向之統整表 32
表 四　陀螺儀感測器Y軸向之統整表 33
表 五　陀螺儀感測器Z軸向之統整表 33
表 六　陀螺儀感測器第一天檢測與第二天檢測之相關係數 34
表 七　慣性測量裝置與三維動作分析系統之相關係數檢定 35
表 八　慣性裝置與三維動作分析系統之總表 37

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