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研究生: 黃柏盛
論文名稱: 手部靜態尺寸與功能性尺寸之對應關係-以抓握為例
Relationship between static hand dimensions and functional hand dimensions in grasping
指導教授: 王明揚
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工業工程與工程管理學系
Department of Industrial Engineering and Engineering Management
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 59
中文關鍵詞: 手部靜態尺寸手部功能性尺寸抓握舒適度握把直徑人體計測
外文關鍵詞: static hand dimensions, functional hand dimensions, grasping, comfortability, handle diameter, anthropometry
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  • 本論文是探討人們抓握握把時,手部靜態與功能性尺寸轉換之間的關聯性,並藉由人體計測的量測方法,比較兩種尺寸轉換過程的變化,以建立手部靜態與功能性尺寸轉換的預測模型。研究方法分為兩個部份:第一部份為前測實驗,共有4位男性與4位女性參與,分別代表不同手長群體之受測者,以直接量測法量測各項手部尺寸,並透過主觀舒適度量表,與25, 30, 35, 40, 45及50 mm等六種握把直徑水準,了解握把直徑、受測者主觀舒適度與手部尺寸之間的關係。第二部份為正式實驗,共有15位男性與15位女性參與,每位受測者在手部體表參考點上黏貼標記物,以直接量測法與3D掃描量測法量測各項手部尺寸,並依照前測實驗結果,給予適合受測者手長的握把模型抓握(握把模型之直徑包含10 mm的油土厚度)。利用3D腳型量測儀掃描握把模型,並計算各標記點之間在抓握前後的變化量。
      經過正式實驗後,得到以下重點結論,可供作未來手工具設計的參考:1.經由研究結果證實,本研究定義的標記點為手部靜態與功能性尺寸轉換之關鍵對應點。2.研究結果發現,在舒適且不用力緊握握把的情況下,12項手部靜態尺寸轉換成功能性尺寸的變化比例常數,其中四指的變化比例常數分別為:食指=0.3623、中指=0.4016、無名指0.3632、小指=0.3253。3.人的各項手部尺寸大小雖不同,但在舒適且不施力的情況下抓握,其變化比例卻是相同。本實驗排除其他可能影響手部尺寸變化的因子,僅就舒適度、握把直徑與手部尺寸等因子做探討,此乃本論文之研究限制。


    The purpose of this thesis is to study the relationship between static hand dimensions and functional hand dimensions in grasping by means of the methods of anthropometry and to compare the variations of these two dimensions to make prediction models of hand dimensions. This study consists of two experiments. The first part is preliminary tests. In the first experiment there are 4 male and 4 female subjects, representing different hand length groups. Using the direct-measure method, subjective comfortability scale and 6 different handle diameters (25, 30, 35, 40, 45 and 50 mm) to find out the relationship among handle diameters, hand dimensions and subjective comfortability of subjects. There are 15 male and 15 female subjects in the second experiment and each subject is asked to paste with marks on the defined points on the hand. Each hand dimension is measured by means of the direct-measure method and 3D-scan method. According to the results of the first experiment, each subject is given a fit handle covered with 10 mm clay to grasp. After grasping, the handles will be scanned by the 3D scanner.

    After the experiments, these conclusions are made.1. By the results, the 17 points defined in this study can be the key points between static hand dimensions and functional hand dimensions.2. When grasping the handles with comfort and without force, there are 12 constant ratios of variations between static hand dimensions and functional hand dimensions in grasping. For example, the constant ratio for index finger is 0.3623; for middle finger is 0.4016; for ring finger is 0.3632; for little finger is 0.3253. 3. Although one’s hand dimensions are different from another, the ratios between static hand dimensions and functional hand dimensions in grasping with comfort and without force are constant. Excluding the other factors such as force or angles of joints, this thesis only includes with factors, subjective comfortability, handle diameters and hand dimensions. This is the limitation of this thesis.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iv 目錄 vi 表目錄 viii 圖目錄 ix 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的與假設 2 1.3 研究架構 3 1.4 研究限制 5 第二章 文獻探討 8 2.1 抓取姿勢 8 2.2 手部人體計測 10 2.3 主觀舒適度、手部作業與握把直徑之關係 15 第三章 研究方法 17 3.1 量測項目 18 3.2 前測實驗 22 3.3 正式實驗 25 第四章 實驗結果分析與討論 31 4.1 前測實驗結果 31 4.2 量測方法之比較 32 4.3 以性別分組分析 37 4.4 以手長尺寸分組分析 40 4.5 回歸模型之建立 43 4.6 實驗結果討論 44 第五章 結論與建議 48 5.1. 研究結論 48 5.2. 未來研究方向與建議 49 參考文獻 50 附錄一、直接量測法與3D掃描量測法之比較 52 附錄二、男女各項手部尺寸之比較(直接量測法) 52 附錄三、男女各項手部尺寸之比較(3D掃描量測法) 53 附錄四、各項手部尺寸抓握前後之比較 54 附錄五、各項手部尺寸抓握前後之變化量(性別分組) 54 附錄六、各項手部尺寸抓握前後之變化比例(性別分組) 55 附錄七、四指各指節抓握前後之變化量(性別分組) 55 附錄八、四指各指節抓握前後之變化比例(性別分組) 56 附錄九、各項手部尺寸之組平均(手長分組) 56 附錄十、各項手部尺寸抓握前後之變化量(手長分組) 57 附錄十一、各項手部尺寸抓握前後之變化比例(手長分組) 57 附錄十二、四指各指節抓握前後之變化量(手長分組) 58 附錄十三、四指各指節抓握前後之變化比例(手長分組) 58 表目錄 表1 手部體表參考點(節錄自張永忠,民90) 13 表2 體表標記點與定義 18 表3 手長、掌長、手寬、手圍與虎口長之定義 19 表4 五指指長之定義 20 表5 前測實驗受測者分組方式 22 表6 前測實驗受測者基本資料 24 表7 主觀舒適度與評比分數 25 表8 前測實驗之實驗器材與量測儀器 25 表9 受測者之性別、年齡與背景 28 表10 受測者年齡與身高 28 表11 實驗器材 29 表12 前測實驗主觀舒適度評比結果 31 表13 受測者各項手部尺寸(直接量測法) 32 表14 受測者各項手部尺寸(3D掃描量測法) 33 表15 手長尺寸分組 40 表16 各項手部尺寸抓握前後之變化比例常數 48 圖目錄 圖1 身體各部位職業傷害比例(Wang and Wang, 2003) 1 圖2 抓握姿勢的相關部位 3 圖3 研究架構 5 圖4 日常生活的抓握姿勢 6 圖5 各種工作場所的抓握姿勢 7 圖6 各種抓取姿勢(Cutkosky, 1989) 9 圖7 手部與手工具偶合分類圖(Kroemer, 1986) 10 圖8 電子卡尺和電子捲尺 13 圖9 實驗規劃流程 17 圖10 手長、掌長、手寬、手圍及虎口長 19 圖11 五指指長 20 圖12 3D掃描量測法擷取之手部尺寸 21 圖13 六種不同直徑之圓柱型木頭握把 22 圖14 量測儀器電子卡尺與電子捲尺 25 圖15 3D腳型量測儀 30 圖16 直接量測法與3D掃描量測法之比較 34 圖17 手部3D掃描成像 35 圖18 男女各項手部尺寸之比較(直接量測法) 35 圖19 男女各項手部尺寸之比較(3D掃描量測法) 36 圖20 各項手部尺寸抓握前後之比較 37 圖21 各項手部尺寸抓握前後之變化量(性別分組) 38 圖22 各項手部尺寸抓握前後之變化比例(性別分組) 39 圖23 四指各指節抓握前後之變化量(性別分組) 39 圖24 四指各指節抓握前後之變化比例(性別分組) 40 圖25 各項手部尺寸之組平均(手長分組) 41 圖26 各項手部尺寸抓握前後之變化量(手長分組) 42 圖27 各項手部尺寸抓握前後之變化比例(手長分組) 42 圖28 四指各指節抓握前後之變化量(手長分組) 43 圖29 四指各指節抓握前後之變化比例(手長分組) 43 圖30 各種抓取姿勢(Cutkosky, 1989) 49

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