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研究生: 金明央
研究生(外文): Ming-Yang Ching
論文名稱: 無線微機電感測器系統應用於棒球投手投球動作分析
論文名稱(外文): Wireless MEMS Sensors System Applied in Baseball Pitcher''s Pitching Movement Analysis
指導教授: 吳鴻志
指導教授(外文): Hung-Chih Wu
學位類別: 碩士
校院名稱: 樹德科技大學
系所名稱: 資訊工程系碩士班
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 無線微機電感測器系統棒球投手重力加速度角速度動作穩定性
外文關鍵詞: Wireless MEMS sensors systemBaseball pitcherAcceleration of gravityAngular velocityMovement stability
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本研究主要是利用三軸加速規、陀螺儀與無線感測等元件,所開發之無線微機電感測器系統,應用於棒球投手投球動作分析,目的在研究投手投球各肢段之重力加速度g值(1g = 9.81m/s2)、角速度及動作穩定性,對於球速之相關性分析;球速快、慢兩組投手投球動力鏈發生的時序差異;球速快、慢兩組投手投球各肢段重力加速度g值及角速度之差異性分析。實驗以高苑科技大學甲組成棒隊10名右投手為對象,並依球速分為快、慢兩組,以無線微機電感測器系統進行測量,並將取得之運動學相關參數,利用MS Excel及SPSS等統計軟體,以皮爾森積差相關及獨立樣本t檢定進行統計分析,所得結果如下:
1. 投手投球各肢段g值大小與球速之相關性,在上肢段的右腰、右肩、右掌及下肢段的左踝、右踝等,呈顯著相關。
2. 投手投球各肢段角速度大小與球速之相關性,在上肢段的右腰及下肢段的左踝、右踝、左膝、右膝等,呈顯著相關。
3. 投手投球各肢段動作穩定性與球速之相關性,僅於左膝呈顯著相關。
4. 球速快、慢兩組投手投球動力鏈發生的時序在部分肢段是有差異的,另本研究發現,投手投球動力鏈最大g值發生時序,始於前導脚,結束於軸心脚,而上肢段的腰、肩、肘、掌等關節,則於前後兩脚重心轉移之間完成投球動作。
5. 球速快、慢兩組投手投球各肢段g值之差異性,在上肢段的右腰、右掌及下肢段的左踝、右踝、左膝、右膝等,達顯著差異。
6. 球速快、慢兩組投手投球各肢段角速度之差異性,在下肢段的左踝、右踝、左膝及右膝等,達顯著差異。


This study applies wireless MEMS sensors system developed by using wireless sensor components such as tri-axis accelerometer and tri-axis gyroscope to analyze the pitching movement of baseball pitchers. The purposes are first to analyze how the velocity of ball correlates the acceleration of gravity (g, with 1g=9.81m/s2), angular velocity, and movement stability of pitcher’s limbs. Second, it aims to explore the difference in time series between two groups (fast and slow) of pitchers when kinetic chain of pitching occurs. Finally, it analyzes the difference between two groups of pitchers in terms of the acceleration of gravity (g) against the angular velocity of pitcher’s limbs. Ten pitchers from the adult division A baseball team of Kao Yuan University participate this experiment as subjects; they are categorized into fast and slow groups based on their pitching velocity. The velocity of ball is measured by wireless MEMS sensors system; MS Excel and SPSS are used to conduct statistical analysis of gathered data through Pearson product-moment correlation coefficient and independent-sample t-test. The results are as follows:
1. In right waist, right shoulder and right wrist of the upper body, and both left and right ankles of the lower body, the correlation between g value of pitcher’s limbs and the velocity of ball is found significant.
2. In right waist of the upper body and both left and right ankles and knees of the lower body, the correlation between the velocity of ball and the angular velocity of pitcher’s limbs is found significant.
3. Only left knee shows a significant correlation between the pitcher’s movement stability of limbs and the velocity of ball.
4. This study has found that on certain limbs, there is a difference in time series between two groups of pitchers when kinetic chain of pitching occurs. In addition, the time series of the maximum g value during the kinetic chain of pitching starts from the lead leg and ends at the pivot leg. As for joints in the waist, shoulder, elbow and wrist of the upper body, the pitching movement is finished during the shift of center of gravity between two legs.
5. In right waist, right wrist of the upper body and in both left and right ankles and knees of the lower body, difference in g value of pitchers’ limbs between two groups is found significant.
6. In both left and right ankles and knees of the lower body, the difference in angular velocity of pitcher’s limbs between two groups is found significant.


目 錄
中文摘要  i
英文摘要  ii
誌謝  iv
目錄  v
表目錄  ix
圖目錄  xii
一、緒論  1
1.1前言  1
1.2研究動機  2
1.3研究目的  4
1.4研究假設  4
1.5研究範圍  5
1.6研究限制  5
1.7研究架構  6
1.8名詞操作性定義(名詞解釋)  7

二、文獻探討  12
2.1棒球投手之投球動作分期相關研究  12
2.2棒球投手之上肢投球動作相關研究  14
2.3棒球投手之下肢投球動作相關研究  15
2.4棒球投手之球速相關研究  18
2.5文獻總結  20
三、研究方法與步驟  21
3.1研究對象  21
3.2實驗時間與地點  21
3.3實驗儀器與設備  22
3.4實驗場地佈置  27
3.5實驗流程與步驟  28
3.5.1實驗流程  28
3.5.2詳細實驗步驟  29
3.6資料處理與分析  35
3.6.1資料處理  35
3.6.2資料分析  35
四、結果與討論  36
4.1投手投球之各項數據統計  37
4.1.1投手投球各肢段g值相關數據統計  37
4.1.2投手投球各肢段角速度相關數據統計  39
4.2投手投球各肢段g值大小與球速之相關分析  41
4.3投手投球各肢段角速度大小與球速之相關分析  44
4.4投手投球各肢段動作穩定性與球速之相關分析  46
4.5不同球速投手投球動力鏈發生的時序差異之比較分析  50
4.5.1球速快組投手投球動力鏈最大g值發生時序統計分析  50
4.5.2球速慢組投手投球動力鏈最大g值發生時序統計分析  51
4.6不同球速投手投球各肢段g值之比較分析  61
4.6.1不同球速投手投球右腰g值之比較分析  61
4.6.2不同球速投手投球右肩g值之比較分析  62
4.6.3不同球速投手投球右肘g值之比較分析  63
4.6.4不同球速投手投球右腕g值之比較分析  64
4.6.5不同球速投手投球左踝g值之比較分析  66
4.6.6不同球速投手投球右踝g值之比較分析  67
4.6.7不同球速投手投球左膝g值之比較分析  69
4.6.8不同球速投手投球右膝g值之比較分析  70
4.7不同球速投手投球各肢段角速度之比較分析  72
4.7.1不同球速投手投球右腰角速度之比較分析  72
4.7.2不同球速投手投球左踝角速度之比較分析  73
4.7.3不同球速投手投球右踝角速度之比較分析  74
4.7.4不同球速投手投球左膝角速度之比較分析  75
4.7.5不同球速投手投球右膝角速度之比較分析  76
五、結論與建議  78
5.1結論  78
5.2建議  80
參考文獻  81
附錄一 受試者同意書  86
附錄二 受試者基本資料表  87
附錄三 投手投球實驗記錄表  88

表目錄
表1 受試者基本資料  21
表2投手投球各肢段g值最大平均值統計表  38
表3投手投球各肢段角速度最大平均值統計表  40
表4 投手投球右腰最大g值與球速積差相關  41
表5 投手投球右肩最大g值與球速積差相關  41
表6 投手投球右肘最大g值與球速積差相關  42
表7 投手投球右腕最大g值與球速積差相關  42
表8 投手投球左踝最大g值與球速積差相關  42
表9 投手投球右踝最大g值與球速積差相關  42
表10 投手投球左膝最大g值與球速積差相關  43
表11 投手投球右膝最大g值與球速積差相關  43
表12 投手投球右腰最大角速度與球速積差相關  44
表13 投手投球左踝最大角速度與球速積差相關  44
表14 投手投球右踝最大角速度與球速積差相關  45
表15 投手投球左膝最大角速度與球速積差相關  45
表16 投手投球右膝最大角速度與球速積差相關  45
表17 投手投球右腰動作穩定性與球速積差相關  46
表18 投手投球右肩動作穩定性與球速積差相關  46
表19 投手投球右肘動作穩定性與球速積差相關  47
表20 投手投球右腕動作穩定性與球速積差相關  47
表21 投手投球左踝動作穩定性與球速積差相關  47
表22 投手投球右踝動作穩定性與球速積差相關  47
表23 投手投球左膝動作穩定性與球速積差相關  48
表24 投手投球右膝動作穩定性與球速積差相關  48
表25 球速快組投手投球動力鏈最大g值發生時序統計表  50
表26 球速慢組投手投球動力鏈最大g值發生時序統計表  51
表27 不同球速投手投球右腰g值比較分析表  61
表28 不同球速投手投球右肩g值比較分析表  62
表29 不同球速投手投球右肘g值比較分析表  63
表30 不同球速投手投球右腕g值比較分析表  64
表31 不同球速投手投球左踝g值比較分析表  66
表32 不同球速投手投球右踝g值比較分析表  67
表33 不同球速投手投球左膝g值比較分析表  69
表34 不同球速投手投球右膝g值比較分析表  70
表35 不同球速投手投球右腰角速度比較分析表  72
表36 不同球速投手投球左踝角速度比較分析表  73
表37 不同球速投手投球右踝角速度比較分析表  74
表38 不同球速投手投球左膝角速度比較分析表  75
表39 不同球速投手投球右膝角速度比較分析表  76


圖目錄
圖1 準備期  7
圖2 抬腿期  7
圖3 跨步與手臂後擺期  7
圖4 轉軸與手臂上舉期  8
圖5 加速期  8
圖6 跟隨動作期  8
圖7 動力鏈圖  9
圖8 肩上投法  10
圖9 動作穩定性  11
圖10 高速攝影機  22
圖11 電射測速槍  22
圖12 無線接收端  23
圖13 無線發送端  24
圖14 系統軟體介面  24
圖15 無線通訊感測傳輸系統配置圖  25
圖16 實驗場地佈置  27
圖17 實驗流程圖  28
圖18 測試說明會  29
圖19無線微機電感測器系統架設  30
圖20 系統無線接收端  30
圖21 高速攝影機架設  30
圖22 受試者熱身練習  31
圖23 受試者無線感測發送器黏貼部位與三軸方向  32
圖24大、小g加速規黏貼部位  33
圖25 受試者正式進行實驗  34
圖26 記錄員蒐集無線訊號並存檔  34
圖27球速快組投手左膝Z軸動作穩定性  49
圖28球速慢組投手左膝Z軸動作穩定性  49
圖29 動力鏈與影像時間對應換算公式  52
圖30 投手投球右腰動力鏈最大g值與投球動作對應圖  53
圖31 投手投球右肩動力鏈最大g值與投球動作對應圖  53
圖32 投手投球右肘動力鏈最大g值與投球動作對應圖  54
圖33 投手投球右腕動力鏈最大g值與投球動作對應圖  54
圖34 投手投球左踝動力鏈最大g值與投球動作對應圖  55
圖35 投手投球右踝動力鏈最大g值與投球動作對應圖  55
圖36 投手投球左膝動力鏈最大g值與投球動作對應圖  56
圖37 投手投球右膝動力鏈最大g值與投球動作對應圖  56
圖38 投手投球右腰動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  57
圖39 投手投球右肩動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  57
圖40 投手投球右肘動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  58
圖41 投手投球右腕動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  58
圖42 投手投球左踝動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  59
圖43 投手投球右踝動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  59
圖44 投手投球左膝動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  60
圖45 投手投球右膝動力鏈最大角速度與投球動作對應圖  60
圖46 不同球速投手投球右腰g值比較分析圖  61
圖47 不同球速投手投球右肩g值比較分析圖  63
圖48 不同球速投手投球右肘g值比較分析圖  64
圖49 不同球速投手投球右腕g值比較分析圖  65
圖50 不同球速投手投球左踝g值比較分析圖  66
圖51 不同球速投手投球右踝g值比較分析圖  68
圖52 不同球速投手投球左膝g值比較分析圖  69
圖53 不同球速投手投球右膝g值比較分析圖  71
圖54 不同球速投手投球右腰角速度比較分析圖  72
圖55 不同球速投手投球左踝角速度比較分析圖  73
圖56 不同球速投手投球右踝角速度比較分析圖  74
圖57 不同球速投手投球左膝角速度比較分析圖  75
圖58 不同球速投手投球右膝角速度比較分析圖  76



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 電子全文(網際網路公開日期:20130721)
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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