Brown & Jensen (2006) 以成年人、青少年、幼童各七人探討肢體質量和 轉動慣量對自行車踩踏影響的研究中發現，當將幼童、青少年大腿與小腿重 量的比例調整成與成人一樣時，幼童、青少年的踩踏力量結構型態就變得與 成人相當接近。證明小孩與成人踩踏力量結構不同是來自於結構性的有機體 限制，而非中樞神經發展的影響。同時肢體的質量與轉動慣量皆與重力有關，
所以也可視為環境限制所造成的差異。
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Kamm, Thelen & Jensen (1990) 對於初生嬰兒學步動作做了一系列的研 究，他們首先記錄嬰兒 2-6 週身體生長的變化，發現這時期嬰兒的體重增加 的比例較身高快許多。然後分別在腿上綁上重物和沒有綁重物的嬰兒出現步 行動作的次數，結果後者步行較多。然後又將嬰兒放進水中藉著水的浮力減 少嬰兒腿部的負擔，在跟沒有放進水中的比較出現步行動作的次數，結果發 現腿部負擔小的嬰兒出現較多的步行動作（成戎珠，1994）。實驗的結果證明 了嬰兒學步的動作並非早期所認為的反射動作，符合動力系統理論中次系統 限制（有機體限制）產生行為的觀點。
林耀豐（2002）以不同技能水準三組及 9 種球拍型態的工作限制探討網 球正手拍擊球，研究結果指出，不同技能水準與不同工作限制，對網球正手 擊球之技能表現結果與品質，有一定程度的影響，且各動作成分之間的發展 並非同步。
李梅華（2004）以嬰幼兒運動發展的理論為基礎，選擇抓握動作為特定 項目，以 10 名嬰幼兒為對象，從 9 週至 37 週，每兩週一次，以不同質地、
大小的球體，觀察嬰幼兒在不同工作限制下其抓握動作的發展；以影片拍攝 的方式收集資料。結果顯示，嬰幼兒在 9 週大時由於視覺、動作能力尚未成 熟，未能產生自主性的手部動作，至 17 週時由於視覺敏銳度及身體姿勢控制 能力的提昇，可觀察到嬰幼兒產生自主性的手部粗略動作。透過一段時間的 探索，嬰幼兒在 37 週大時，可以應用控制觸覺及視覺訊息，完成更順暢、適 當的抓握動作。從不同工作限制(質地、大小)的結果比較發現，嬰幼兒抓握 動作的發展，除了受年齡的因素影響外，工作限制也是影響嬰幼兒抓握動作 產生的重要因素。
Liu (1997) 藉由真實比賽情境使用之籃球與飛鏢的投擲技能，控制其不 同的距離及條件，以探討不同工作限制對投擲技能的影響情形。結果發現不 同的投擲距離與條件，會影響投擲的技能型式與穩定性。
在國內自行車相關研究，多集中於生理學與機械工程領域。Fan (2009) 以不同踩踏頻率為工作限制，對自行車坐姿騎乘的踩踏動作進行分析探討。
研究以紅外線高速攝影機及動作擷取系統蒐集騎乘時的運動學資料，再以主 成份分析（PCA）進行分析結果發現，不同的踩踏頻率會以不一樣的協調型 態完成，且有個別的差異。顯示不同的工作限制會對動作協調型態造成相當 的影響。
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二、 主成份分析（principal component analysis, PCA）相關研究
在統計學上是將變異情形類似的變項分類，使能夠只以少數的成份就可 以代表許許多多彼此有關的變項之結構，是一件經濟有效的工具（林清山 1986）。人體肢段的活動受到身體自然結構的限制而存在著關聯性，動作學習 的目的，就在於使眾多的自由度得以組織進而達到協調，Bernstein（1967）
提出動作協調就是控制多餘的自由度，其中之一的方法就是建立元素間的關 係（陳秀惠，2005）。因此，無論是人體天生的結構或是後天的學習都會賦予 或改變動作中的協調結構。基於此論，動作行為的研究似乎能夠利用 PCA 來 進行資料的縮減。在主成份分析中有兩種分析法，一種為 Covariance matrix
（共變數矩陣，COV） 另一種是 Correlation matrix（相關矩陣，CORR），
兩者關係是後者是前者各變項的變異量再除以其標準差。兩者所得的結果有 所不同，共變數矩陣最主要的變異會來自動作位移較大的肢段，而相關矩陣 因標準化的關係，移動較小的肢段則有機會被歸類到主要的變異來源。
Haken (1996) 以主成份分析踩板車 (pedalo) 操作動作的全身性動作型 態，並且指出如果經過充分的練習後，該項動作協調與控制的維度將會縮減 至一個成份。Daffertshofer, Lamoth, Meijer 與 Beek (2004) 在 PCA 研究協調 和變異的研究中，以個案的方式分析原地跑步機上步行的運動學和肌電圖 (EMG) 訊號，並認為主份分析是可行的檢驗方式用以運動學參數與肌電訊號 (EMG) 資料的分析，從中找出少數具有代表性的協調型態，作為深入分析的 起點。
Hong 與 Newell (2006) 以主成份分析五 5 位參加者學習使用滑雪模擬 機過程中下肢左、右邊髖、膝、踝共 18 維的運動學參數。結果練習前、後前 三成份平均總解釋量由 90.2％增加至 94.6％。參加者個別的前三成份總解釋 量也是增加，但在前兩個成份個別解釋量在練習前、後增加或減少則有個別 差異存在。
Chen, Liu, Mayer-Kress, 與 Newell (2005)以 4 名（1 位女性、3 位男性）
平均年齡 21 歲的成年人進行踩板車的實驗，7 天共進行 350 次的詴作。以 2 台紅外線高速攝影機，採樣頻率為 60Hz，蒐集參加者全身 13 個位置與踩板 車兩邊前端 2 點，共 15 個位置（45 維）的運動學參數。接著透過型態的差 異、動作時間的學習曲線進行詴配與以運動學參數進行主成份分析，探討多 生物自由度協調工作的學習函數與動作協調。其中主成份分析的結果顯示學 習初期有 5 至 6 個大於 1 的特徵值總解釋變異量為 93.5%，學習後有 4 至 5
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個大於 1 的特徵值總解釋變異量增加為 94.5%。第一成份平均解釋量增加：
由 54.2％增加至 60.1％，但個別第一成份解釋量學習前後有 2 位參加者增加 2 位減少，並無一定的趨勢，第二成份也具相同的現象。
陳秀惠（2005）收集 1 位參加者踩板車詴作全身 15 個肢段的三維座標資 料進行主成份析（PCA），以檢驗主成份分析法來簡化全身行協調眾多維度資 料之可行性。結果經過主成份的分析原本 45 維的變項簡化成三至五個，第一 與第二成份所代表的都較初學時增加，解釋量達 90%，而在學習前後，成份 間會有解釋量重新分配的情形；實驗結果指出自由度的調控似乎是由凍結到 釋放的過程，且認為主成份分析法對於複雜肢段協調的量化應該是一個可行 的分析工具。
陳秀惠與劉有德（2007）以 4 名實驗參加者，平均年齡 19 歲，平均身高 171 公分，學習兩手丟三球技能，每回合練習的時間為 30 分鐘，每位參加者 至少練習 16 回合，每回合練習中有動作資料擷取的詴作與練習的詴作。記錄 過程中的接球數和以 4 台高速攝影機蒐集兩肩、肘、腕、髖關節運動學資料，
擷取頻率為 120Hz。經過學習，代表動作協調的成份數由 3 個增加到 4 至 5 個，主要成份的解釋量也有顯著的變化。從主成份分析的結果中可看出動作 協調的自由度隨著技能的熟練而增加。由標記點變項和各成份的關係發現球 與各成份的係數值隨著練習有逐漸分散的現象，同時與手和肢段標記點變項 的分屬不同成分。代表經過練習，球的拋接有較明顯的時間結構，且肢段間 的協調型態由受球控制，轉變成較小幅度且獨立穩定型態。隨著技能的純熟，
自由度出現由凍結至釋放的過程 (Bernstein, 1967)。
Chen 與 Daffertshofer (2009) 以 2 男 2 女，共 4 人為實驗參加者，以紅 外線高速攝影機 2 台，擷取頻率 120Hz，記錄踩板車學習過程及之後上坡或 下坡的遷移測驗全身運動學參數，以主成份分析進行分析，並且使用相關矩 陣進行，結果在學習與保留三種情況下特徵值大於 1 的成份都是 8 個，且解 釋量也並無太大的差別。透過成份分數與成份矩陣顯示第一成份的成份動作 為描述踩板車動作的基本型態，第二成份反應學習過程動作協調型態的改變，
且成份分數有效值 (effective value) 的變化與動作時間進行相關考驗後呈現 四位參加者中有三位呈現 .80 以上的高相關。
戴遠成與劉有德（2007）以平衡板的學習過程探討工作限制對動作協調 型態產生所造成的差異。將參加者在二種不同限制下學習過程前、中、後測 的運動學參數進行主成份分析後發現在解釋量、與每一成份中所包含上下半
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身肢段的數目都有所不同。戴遠成（2008）以 Bernstein (1967) 所提出自由 度的問題當成其探討的出發點，用 8 位大學女生作為實驗參加者。在練習的 時段要求參加者雙手握持橫木槓站立於動態平衡台，並且盡量維持水平的姿 勢。每天 20 次詴作練習，每次詴作 30 秒，共計 6 天 (120 次詴作) 的練習。
以 4 部高速攝影機以 60Hz 取樣速度，擷取全身肢段 17 個點的三維座標運 動學參數。採用主成份分析進行分析。研究結果中缺乏充分的證據可以支持 Bernstein (1967) 所提及的凍結與釋放自由度假說。人體全身多肢段中眾多機 械自由度會以自我組織的方式，縮減成少數幾個動態自由度來獲得解決。運 動學習過程中，練習不但會改變全身多肢段可控制的維度的數量，而且還會 導致其相關變數解釋量的轉變。最後此研究發現顯示，複雜的運動行為其機 械自由度的招募與壓縮會深受工作、個體與環境多重限制的交互作用影響，
同樣地動態自由度的時間空間組織也會因這些限制而改變。
三、 學習曲線相關研究
學習曲線是最早用來說明經練習動作改變過程的一種方式。方法為先找 到一個觀察變項，然後將它隨著時間序列變化一一的記錄下來，繪製成為一
學習曲線是最早用來說明經練習動作改變過程的一種方式。方法為先找 到一個觀察變項，然後將它隨著時間序列變化一一的記錄下來，繪製成為一