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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳道遠
研究生(外文):Chen Dao Yaung
論文名稱:自行車騎乘在坡度震動環境下的主觀舒適度及生理反應之研究
論文名稱(外文):The Subjective Comfort And Physiological Response On Bicycle Riding In Gradient Vibration Environment
指導教授:陳建旭陳建旭引用關係林銘泉林銘泉引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工業設計學系
學門:設計學門
學類:產品設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:自行車舒適度壓力震動坡度虛擬實境
外文關鍵詞:BicycleVirtual RealitySlopeVibrationPressureComfort
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在自行車近一世紀的發展過程中,其基本形式在發展之初便已大致定型,但由人因工程和生物力學的角度來看自行車的設計,和進一步研究人-機系統的關係,卻是近十餘年的事。近來自行車的發展突飛猛進,使自行車能在更崎嶇,更顛岥的越野地區(off-road terrain)做更激烈的騎乘動作。因此,因為顛簸地形所產生震動問題,較值得吾人注意,本研究即以騎乘者的主觀感受及生理的客觀反應,去探討自行車騎乘者,在上坡的顛簸路段的總體反應與表現。其研究方法為了解騎乘者的主觀舒適度和生理現象包括坐墊的壓力量測及握把處的手部震動值。此外,由於VR模擬技術的成熟,本實驗也試將VR導入自行車實驗中,增加實驗模擬的像真度,並探討虛擬實境在坡度和震動環境下應用於自行車騎乘的可行性。研究方法除文獻探討外,尚規劃一以坡度和振幅為主要自變項,坐墊的壓力及握把處的手部震動值為主要依變項的自行車騎乘實驗,並進行針對受測者心理生理感受進行問卷訪談。其結果將以統計方式加以分析。
For the development of bicycle in almost a century, the basic forms were set up very early. And in the past decade, researchers tried to discuss the design of bicycle in the point of view of ergonomics and biomechanics and even the human-machine interface relationship.Because of the great progress of bicycle design in recent years, people can ride bicycle more violent on rougher and worst environment such as off-road terrain. The vibration caused by the jolt is our point. This research discussed bicycle rider’s response and performance in slope and vibration environment by riders’ comfort evaluation and physiological statement.The methods of this research were to measure the physiological response such as pressure of hip on seat and vibration of hand at handles and to evaluate riders’ comfort by evaluate scale questionnaire. And with the maturity of the Virtual Reality (VR), we introduced VR in our experiment to make the simulation more real.And we also evaluated the possibility of the VR applied in bicycle riding experiment under slope and vibration conditions. The variable design of experiment was as followed: slope and vibration were main independent variables and the seat pressure and vibration at handles were dependent variables. We also applied questionnaire to evaluate mental and physiological comfort of bicycle riders.
目錄第一章 緒論51-1研究動機51-2研究方向界定51-3研究範圍界定61-4 研究架構與流程81-4-1 研究架構8第二章 文獻探討102-1自行車騎乘的人機特性102-1-1 自行車行走的基本原理102-1-2 自行車運動的狀態112-1-3 自行車的性能122-1-4 自行車接觸面壓力132-1-5 人車姿勢與介面力關係142-2 舒適度162-2-1 舒適度的定義162-2-2 有關舒適度的研究172-3 震動182-3-1 震動的類型182-3-2 有關震動的人因研究及震動對人體的影響212-4 壓力分布222-4-1 壓力在本研究中的定義222-4-2 壓力對人體組織的影響232-5 VR(虛擬實境)相關技術242-5-1虛擬實境系統的種類252-5-2虛擬實境系統需求252-5-3 虛擬實境應用於實驗模擬現況26第三章 研究方法273-1舒適度的量測方法283-1-1 主觀方法283-1-2 生理結構方面的因素313-1-3 任務執行的觀察323-2 壓力量測的方法333-3 震動的測量方法373-4 自行車模擬路況的方法383-4-1 坡度的模擬393-4-2震動的模擬443-4-3 場景的模擬45第四章 實驗設計與規劃464-1 實驗流程464-2 實驗器材474-2-1滾輪測試平台474-2-2速度感應器474-2-3自行車504-2-4壓力感應器504-2-5震動感應器(資料手套)504-2-6虛擬實境相關硬體軟體設備514-3變數設計524-3-1自變項524-3-2依變項544-4問卷設計544-5實驗步驟55第五章 實驗結果與分析575-1 問卷部分57VR605-2 問卷VR部分交叉統計結果分析615-3 問卷身體不適部位統計結果與分析635-4 生理反映的統計分析655-3-1 手部震動的MANOVA分析655-3-2 自行車坐墊壓力分析69第六章 結果與討論756-1 問卷部分766-1-1 一般部分的討論766-1-2 與VR相關部分的討論776-1-3 與身體不適部位相關部分的討論786-2 手部震動的相關分析討論796-3 自行車坐墊壓力的相關分析討論79第七章 結論與建議817-1 結論827-2 建議與未來發展857-2-1自行車與震動坡度相關實驗之建議857-2-2 與壓力、角度、速度有關實驗之感應器電路應用之建議86圖目錄圖2-1 自行車定速騎行條件圖10圖2-2 介面力與阻力圖14圖2-3 人車操作出力因子圖(張慧藏,1993)15圖2-4 汽車的PSD點繪圖(STEPHENS,1979)19圖2-5人體坐姿和站姿時對外來震動增大和減弱之效應圖(REDKE,1957)20圖2-6 肌肉放鬆和緊張時肩膀共振頻率圖(GUIGNARD,1965)21圖2-7 虛擬頭盔(HMD)27圖3-1 舒適度主觀描述的四象限座標圖(ZHANG,1996)29表3-1 一般性舒適程度表(SHACKEL ET AL 1969)30圖3-2 人體部位圖(BODY MAP)(CORLETT, E.N.1981)31圖3-3 TEKSCAN34圖3-4 惠式電橋35圖3-5 壓力感測計分解圖(1989,全華科技)35圖3-6 A為男性,B為女性的坐骨結節位置示意圖36圖3-7 自行車坐墊與座骨結節位置關係圖(KIRA,1976)37圖3-8 壓力感應器實際的置放位置37圖3-9 資料手套38圖3-10 資料手套應用在自行車騎乘之手部震動測量38圖3-11 自行車上坡時力的解析(日本自行車總覽,1977)39圖3-12 測試平台呈0度角43圖3-13 測試平台呈15度角43圖3-14 平台滾輪貼上不同數目之膠片,以模擬震動的震幅44圖4-2滾輪平台48圖4-3 角架式訓練架 圖4-4 旋轉編碼器48圖4-5 DI/DO界面卡48圖4-7 實驗用登山自行車 圖4-8 荷重轉變器50圖 4-9 I-GLASSESS HMD (虛擬實境頭盔)52圖 4-10 受測者於VR頭盔中所見模擬場景52圖4-11 儀器配備相關位置(上視圖)56圖4-12 儀器配備相關位置圖56圖5-1 振幅對手部震動單因子趨向圖69圖5-2 三角形重心座標示意圖69圖5-3 坡度對重心分布偏前單因子趨向圖73圖6-1 上坡與平地時手把與坐墊的直線距離圖81圖7-1 DYNAVISION HMD88表目錄表2-1 人體各部位共振現象頻率(GRANDJEAN,1988)22表5-1 問卷顯著項目之交叉相關係數分析表59表5-2 問卷VR相關項目之交叉相關係數分析表62表5-3 身體部位不適之T檢定表64表5-4 坡度和振幅對手部震動的MANOVA分析表65表5-5 A因子(坡度)和B因子(振幅)的估計效果表66表5-6 坡度的三個水準比較表67表5-7 振幅的三個水準比較表67表5-8 振幅在坡度的三個水準對於手部震動影響表67表5-9 振幅對手部震動之趨向分析表68表5-10 坡度與振幅對於重心位置MANOVA分析表70表5-11 A因子(坡度)和B因子(振幅)的估計效果表70表5-12 坡度的三個水準比較表71表5-13 振幅的三個水準比較表71表5-14 坡度在振幅三個水準對重心分布偏前影響表72表5-15 坡度對重心分布偏前之趨向分析表72表5-16 受測者身高體重表73表5-17 身高及坡度對重心分布偏前量之MANOVA分析表74表5-18 身高及坡度兩因子變異數獨立分析表75
英文部分1. Agris,J.,And Spira,M, 「Pressure Ulcers:Prevention And Treatment.」, Clinical Symposia , 1979 , P1∼32 。2. Branton, P, 「Behaviour , Body Mechanics And Discomfort」, Proceedings Of The Symposium On Sittinng Posture , 1979 , P202∼213 。3. Burton,A.,And Sandover,J, 「Back Pain In Grand Prix Drivers:A"#34Experiment」, Applied Ergonomics , 19874. C.Cwang*,C.H. Tseng And Z.H. Fong, 「A Methond For Improving Bicycle Shifting Performance」, Int.J Of Vehicle Design , 1996 , P101∼117 。5. Carlsoo, S, 「The Effect Of Vibration On The Skeleton ,Jointts And Muscles :A Review Of The Literatyre」, Applied Ergonomics , 1982 , P251∼258 。6. Chow ,W.W., 「Mechanical Prooperties Of Gels And Other Materials 」, Technical Report No. 13 , 19747. Colett, E. N, 「Human Factor In Design Of Manufacturing Systems」, Human Factors 15 , 1973 , P105∼110 。8. Danie,R.K.,And Faibisoff,B, 「Muscle Coverage Of Presssure Points-The Role Of Myocutaneous Flaps.」, Annals Of Plastic Surgery , 1982 , P446∼452 。9. Gell,C.And Moeller,G., 「The Biodynamics Aspects Of Low Altitude High Speed Flight 」, Ergonomics , 1972 , P655∼670 。10. Grandjean,E., 「Fitting The Task To The Man . 」, Aviation,Space,And Environmental Medicine , 1988 , P873∼882 。11. Guignard, 「Vibration 」, A Text Book Of Aviation Physiology , 197712. Henri H. C. M. Christiaans And Angus Bremner , 「Comfot On Bicycle And The Validityof A Commercial Bicycle Fitting System」, Applied Ergonomics , 1998 , P201∼211 。13. Hertzberg,H.T.E, 「Annotated Bibliography Of Applied Physical Anthropology In Human Engerring 」, WADC Technical Report , 1958 , P297∼300 。14. Hornick, R., 「Vibration」, In Bioastronautics Data Book , 197315. Iftikhar A. Raja And Fergus Nicol, 「The Technique For Recording And Analysis Of Postural Changes Associated With Thermal Comfort」, Applied Ergonomics , 1998 , P221∼225 。16. J. Giacomin And S.Quattrocolo, 「An Analysis Of Human Comfort When Entering And Exiting The Rear Seat Of An Automobile」, Applied Ergonomics , 1997 , P397∼406 。17. J. P. Meyer And M. Hery, 「Field Study Of Subjective Assessment Of Negative Pressure Half Masks.Influence Of The Work Conditions On Comfort And Efficiency」, Applied Ergonomics , 1997 , P331∼338 。18. K. De Vey Mestdagh, 「Personal Perspective:In Search Of An Optimum Cycling Posture」, Applied Ergonomics , 1998 , P325∼334 。19. LIJIAN ZHANG,MARTIN G. HELANDER,COLLIN G. DRURY, 「Identifying Factors Of Comfort And Discomfort In Sitting」, HUMAN FACTORS , 1996 , P377∼389 。20. Martin G. Helander And Lijian Zhang, 「Field Studies Of Comfort And Discomfort In Sitting」, Ergonomics , 1997 , P895∼915 。21. Oshima, M., 「Optimun Conditions Of Chair Design」, Proceedings Of 4th International Ergonomics Association Congress , 1970 , P1∼9 。22. Oxford ,H.W, 「Factor In The Design Of Sets Used In Public Transport.」, IN Proceedings Of The Tenth Annual Confereence Of The Ergonomics Sociiety Of Australia And New Zealand , 1973 , P1∼16 。23. Peter Buckle And Avalino Fernandes, 「Mattress Evaluation-Assessment Of Contact Pressure,Comfort And Discomfort」, Applied Ergonomics , 1998 , P35∼39 。24. Pile, J.F, 「Modern Furniture」25. Ravindra S. Goonetilleke, 「Designing To Minimize Discomfort」, Ergonomics In Design , 1998 , P12∼19 。26. Redke, A.O., 「Vehicle Vibration :Man''s New Environment 」, American Society Of Mechnical Engineers , 1974 , P54∼57 。27. Seidel,H.,And Heide,R., 「Long-Term Effects Of Whole-Body Vibration:A Critical Survey Of The Literature 」, International Archives Of Occupational And Environmental Health , 1986 , P1∼26 。28. Shackel, B, Chidsey ,K. D,, 「The Assessment Of Chair Comfort」, Ergonomics ,12 , 19 , P269∼306 。29. Slater,K, 「Human Comfort 」, Spring Field,IL:Charles C Thomas , 198530. Wachsler, R.A And Learner,D.B., 「An Analysis Of Some Factors Influencing Seat Comfort」, Ergonomics 3 , 1960 , P315∼320 。31. Y.C Hou,S.H.Su,Professor C.H.Tseng And Z.H>Fong, 「An Efficient Optimum Design Procedure For Bicycle Rear Derailleurs」, Int.J. Of Vehicle Design , 1996 , P483∼503 。
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