臺灣博碩士論文加值系統

手杖是現今人類最簡易的行動輔具，可減輕使用者25%下肢體重負荷，並協助其平衡掌控、避免跌倒，以利自主行走活動。根據統計，將近1/3的高齡者有此類跌倒之經驗，致其使用意願不高。此外現今行動輔具普遍存在收納不易、傾倒掉落與支撐長度不適當造成傷害等問題。倘若使用者手腕握力不足，其亦將無法使用。因此，提高行動輔具便利性使用，將其導入穿戴式設計已成最新趨勢，以跳脫傳統意象、順應潮流與符合未來消費者需求。
本研究結果顯示，穿戴式手杖與使用者的手臂穩定接觸，完全釋放手掌握持的負擔，讓手腕握力不足的使用者亦可輔助步行。利用3D掃描技術，快速取得使用者手臂外型資料，達到客製化設計需求。藉由此3D掃描資料修正與最佳化，提供快速的客製穿戴手杖設計圖資。經3D列印製作，本研究完成穿戴式手杖大小約200mm × 75 mm × 65 mm，重量約420 gf，達成穿戴性、輕量化與複合功能整合成效。並且，其可依個人身高不同需求，無段伸縮控制0~70 cm之手杖長度調整。其經實驗測試可支撐約18kg荷重，足以提供體重達60-65 kg人士使用需求符合未來新手杖設計目標。

A cane is the easiest tool of walking aid to share a 25% human body weight, keeping in force balance without falling when walking. Statistics showed in study that nearly one-third of the elderly had experience of falling. The problems of the existing canes products include unwillingness of use, difficulty in storage, falling in use, etc. A wearable design of the aid device can improve its user-friendliness and convenience to meet the needs of future consumers. The experimental results of the study showed that the wearable device always kept the user’s hand in a stable contact without needing the user’s wrist. 3D scanning technology is applied for fast acquisition of the hand profile data in order to enhance the convenience of customization. After the experimental test Using 3D printing technology, the final wearable cane was produced with about 200mm × 75mm × 65mm and about 420 gf in weight. It demonstrated the integration of wearable, lightweight, and appearance. The telescopic length can be adjusted between 0~70 cm for different users. The affordable force load is about 18 kgf for people weighting about 60-65 kgf, reaching the design goals of the future cane.

目 錄
3D列印與3D掃描技術研製穿戴式手杖 I
摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 手杖助行器與其分類 2
1-3 3D 列印介紹 4
1-4 研究動機與目的 5
第二章 文獻回顧 6
2-1 手杖人體力學 6
2-2 手杖助行器 11
2-3 3D列印 15
2-3-1 3D列印技術 15
2-3-2 3D列印成型技術種類 16
2-3-3 3D列印技術的特色 18
2-4 3D掃描 19
2-5 穿戴式裝置 21
2-6 文獻小結 25
第三章 設計與製作方法 27


3-1 研究流程 27
3-1-1設計流程 27
3-1-2 設計參數 28
3-1-3 體重與髖關節 29
3-1-4 使用設備與關鍵組件 32
3-2 研究步驟 36
3-2-1 穿戴式手杖原型設計 36
3-2-2 導入3D手臂掃描與組件輕量化 40
3-2-3 有效空間最佳化設計 43
3-2-4 3D列印材料 47
第四章 實驗結果與討論 48
4-1 穿戴式手杖製作 48
4-1-1 3D列印原型製作 48
4-1-2 輕量化實驗原型 53
4-1-3 手臂3D掃描運用於穿戴式手杖 54
4-1-4 穿戴式裝置之最佳化(增具肘拐杖功能) 59
4-2 結構模擬分析 64
4-2-1 荷重與材料機械性能參數 64
4-2-2 手杖應力平衡分析 65
4-2-3 最大應力處與最大應力值 67
4-3 穿戴式手杖原型支撐荷重測試 72
4-4 穿戴式手杖實體使用模式 74
4-4-1手杖模式 74
4-4-2 肘拐杖模式 76
第五章 結論與未來展望 78
5-1 結論 78
5-2 未來展望 79
參考文獻 80
作者簡介 86

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