游泳是一項有益的運動健身活動，目前各項游泳的學習器並沒有，而游泳池數量及開放時間皆受到限制，因此對想要學游泳或是想要游泳健身的人而言，皆相當不便。本研究旨在研發一種蛙式游泳學習器材，其主要目的是提供給初學者或利用游泳做健身或復健者使用，不需要進入游泳池游泳而可達到游泳效果，增加學習及健身或復健的便利性。本研究首先利用量測取得的蛙式游泳時手腕、手肘、膝關節及踝關節的空間軌跡，再分別設計以X、Y、Z三個方向的凸輪機構來重現運動軌跡，以之帶動使用者手腳做正確的蛙式動作。此研發設計藉由Pro/Engineer Wildfire 2.0軟體，進行尺寸合成，並進行動態模擬，驗證此設計符合需求及其可行性。

Swimming is one kind of sports and exercises, which is very good to health. So far, there is no learning device for swimming. The swimming pools are not enough and the available open hours for most swimming pools are not all the year round. It is, therefore, inconvenient for the beginners and persons who take swimming as a regular exercise as well. This thesis presents a new design of learning/exercise device for learning swimming and swim exercise without swimming pools. It could increase the convenience of learning, exercising and rehabilitating. Firstly, we analyzed the paths of hands’ and legs’ motions for breaststroke swimming. The results of this analysis are used to synthesize the required cam mechanisms to perform such specified motions and to guide the swimmers to follow the exact paths of hands and legs. This design uses Pro/Engineer Wildfire 2.0 software to do dimensional synthesis. Through the simulations in Pro/Engineer Wildfire 2.0, the design requirements and its feasibility have been confirmed.

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英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法與步驟 6
1.3 論文架構 7
第二章 蛙式游泳器材之文獻回顧 8
2.1 無依循運動路徑之訓練方式 8
2.1.1 古代訓練法 8
2.1.1.1 法國 8
2.1.1.2 美國 9
2.1.1.3 德國 10
2.1.2 現代專利文獻 11
2.1.2.1 蛙式游泳健身器 11
2.1.2.2 蛙泳健體多功能練習器 12
2.1.2.3 多功能健身器結構 14
2.1.2.4 多功能健身器材 16
2.1.2.5 游泳健身練習器材 17
2.1.2.6 游泳訓練器 18
2.2 依循運動路徑之訓練方式 20
2.2.1 多功能游泳訓練器 20
2.3 文獻總結 24
第三章 蛙式游泳學習器之概念設計 25
3.1 蛙式運動路徑擷取 27
3.1.1 蛙式運動路徑之量測 27
3.1.2 建立蛙式3D運動路徑: 29
3.2 函數產生器之設計 34
3.2.1 運動曲線選用 35
3.2.2 凸輪輪廓設計 36
3.3 路徑輸出裝置設計 44
3.3.1 放大機構之設計 44
3.3.2 運動路徑輸入方式 46
第四章 蛙式游泳學習器之應力分析與動態模擬 55
4.1 蛙式游泳學習器之應力分析 55
4.1.1 負載設定 55
4.1.2 蛙式游泳學習器之受力設定過程 57
4.1.3 蛙式游泳學習器之應力分析結果 60
4.2 蛙式游泳學習器之動態模擬 62
4.2.1 Pro/Engineer Wildfire 2.0 之動態模擬設定 62
4.2.2 動態模擬之結果分析 65
第五章 結論與未來展望 69
5.1 研究成果 69
5.2 建議與未來展望 70
參考文獻 71

參考文獻

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