臺灣博碩士論文加值系統

本研究採用應變規電阻特性，製作可用於運動鞋之中的力量感測器，應變規分別黏貼於6061-T6鋁合金、304不鏽鋼、鎳鈦合金基板上時，能夠提供應變量數據，並使用動態記錄器結合拉伸試驗機進行0~140kg施力實驗，探討力量感測器電阻值的變化差異。實驗結果顯示，當三種金屬基板在受力140kg時，其應變量分別為600、235、450，在釋放力量時，鎳鈦合金基板會有回彈的力量，導致應變數值到-50後，才回到起始點的位置，因此在運動過程中踩踏力量的快速變換下較不適合使用。而6061-T6鋁合金及304不鏽鋼基板在釋放力量時，皆會回到起始點的位置，因此選用應變量變化較大的6061-T6鋁合金可避免量測時數據的誤差。將6061-T6鋁合金基板的力量感測器裝置於運動鞋中，透過拉伸試驗機進行模擬自行車踩踏力量實驗，由結果證實，應變規製作的應變感測器可以偵測到踩踏板時的力量變化，將力量轉換為功率值，並將踩踏偏移時的功率損失即時回報給運動者。
在騎乘自行車時，因為左右腳踩踏力量時常無法達到平衡，導致騎乘過程中自行車的傾斜，造成小腿線與踏板垂直線不平行，形成偏移。本研究顯示，在小腿施力於踏板上產生偏移與小腿垂直施力於踏板，在相同40公斤力量踩踏下，小腿線在偏移5mm騎乘時，轉速會下降5 rpm，因此功率值隨之下降20W。

In this study, Strain Gauge resistance characteristics were used to produce a force sensor that can be used in sports shoes. When the Strain Gauges were respectively attached to 6061-T6 aluminum alloy, 304 stainless steel, or Nitinol substrate, the strain data can be provided and used. The dynamic recorder combined with the Tensile Testing Machine was used to carry out the force test of 0~140kg to explore the difference of the resistance value of the force sensor. The experimental results show that when the three metal substrates are subjected to a force of 140kg, the strains are 600, 235, and 450 respectively. When the force is released, the Nitinol substrate will have a rebounding force, resulting in a strain value of -50. It is back to the starting point, so it is less suitable for use under the rapid change of pedaling force during exercise. The 6061-T6 aluminum alloy and the 304 stainless steel substrate will return to the starting point when the force is released. Therefore, the 6061-T6 aluminum alloy with a large variation of the strain can avoid the error of the data during the measurement. The strength sensor of the 6061-T6 aluminum alloy substrate was placed in the sports shoes, and the simulated bicycle pedaling force experiment was carried out through the Tensile Testing Machine. It was confirmed by the results that the strain sensor produced by the Strain Gauge can detect the pedaling time. The change in power converts the power into a power value and instantly returns the power loss when the pedal is offset to the athlete.
When riding a bicycle, the balance between the left and right feet is often unable to reach the balance, resulting in the inclination of the bicycle during the ride, causing the leg line to be non-parallel to the vertical line of the pedal, forming an offset. This study shows that when the calf is applied to the pedal to produce an offset and the lower leg is applied vertically to the pedal, under the same 40 kg force pedaling, the calf line will drop by 5 rpm when offset by 5 mm, so the power value will vary. The drop is 20W.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1前言與背景 1
1.2研究動機與目的 1
第二章 文獻回顧 3
2.1力量感測器種類 3
2.2 腳底的施力情況 3
2.3自行車騎乘踩踏輸出 4
2.4踏板在騎乘時踩踏力量分佈 5
2.5泛函臨界功率 6
2.6應變量轉換為功率 6
2.7應變規 6
2.8 惠斯登電橋 6
第三章 實驗方法及步驟 8
3.1實驗材料 8
3.2實驗流程 10
3.2.1基板表面清潔及黏貼 11
3.2.2惠斯登電橋電路連接 12
3.2.3裝置於運動鞋中 13
3.2.4三種不同材質基板進行壓力測試 13
3.2.5垂直踩踏力量實驗 13
3.2.6垂直踩踏力量中角度偏移實驗 14
3.3 設備介紹 16
3.3.1微電腦伺服萬能材料試驗機 16
3.3.2 動態紀錄器 17
第四章 結果與討論 21
4.1三種不同材質基板進行壓力測試 21
4.2垂直踩踏力量實驗 23
4.3垂直踩踏力量偏移實驗 24
4.4外側及內側應變量轉換為功率 45
第五章 結論 47
參考文獻 48

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