第三章 第三章
第三章 國內肢體障礙者人體計測資料的收集與研究調查 國內肢體障礙者人體計測資料的收集與研究調查 國內肢體障礙者人體計測資料的收集與研究調查 國內肢體障礙者人體計測資料的收集與研究調查
第一節 第一節 第一節
第一節 調查規畫 調查規畫 調查規畫 調查規畫
1.樣本個數與來源
本研究所建議的輪椅使用者計測調查規劃，應用母體為全國輪椅使用者，以 供日後評估無障礙設施規範與建築設計時做為參考依據。但由於肢體障礙者種類 繁多，且並非每位肢體障礙者都需要使用輪椅做為輔具，因此無法由國家對肢體 障礙者的統計資料進行抽樣調查。於此，本研究從一般醫院，照護療養院或是身 心障礙協會等相關單位尋找願意參與量測的輪椅使用者，並且透過各種宣傳方 式，如張貼廣告或發放傳單，告知輪椅使用者招募受試者的訊息。
2.樣本分類
樣本選取方面，不同輪椅使用族群，將影響人體計測尺寸測試結果，諸如性 別，年齡，輪椅類型等因素，因此我們選用不同類型的輪椅使用族群，避免只挑 選特定類型的輪椅使用者，以提高測試調查結果的使用價值與完整性。表 3.1.1 為本研究針對樣本來源所建議之分類項目。
年齡:年齡層分為四個階段，以供不同環境場合之無障礙設施設計時參考。
此四階段年齡層(佔調查總人數百分比)分別為：18 歲以下(10%)、18-40 歲 (40%)、40-65 歲(40%)、65 歲以上(10%)。
輪椅類型：個人需求、體型、以及疾病類型等因素，致使不同型式的輪椅產 生以滿足所需。不同輪椅型式，影響輪椅使用者人體計測值的量測結果，因 此，本研究建議將輪椅分為以下二類：
1. 標準輪椅：大多為手動式，適合手部功能鍵全的患者。
2. 電動輪椅：附有馬達與電池，適合手部功能不全的患者使用。
表 3.1. 1 樣本分類項目
由於母體變異數(population variance) σ2 乃是一未知數，故(1)是無法 求解，為了解決這個困難，一般以樣本變異數(sample variance)s2值來估計 σ2 通常有以過去相關研究的資料來帶入 S 值，概估樣本總數 n：
本研究以 95％的常態分佈機率計算：
因此 n = [(1.96+1.645)2 σ2] / E2222
在上式中的母體標準差（σ）和估計誤差值（E）通常未可知，可利用舉辦 試查等方式，而得到的樣本標準差 S 用以估計 σ，代入公式中的 σ。經由本研 究前測試實驗調查，訂定 σ= 2 cm；E=0.55cm，可以計算出所需計測人數為：
n = ( 1.96 +1.645)2 ( 2 )2 / ( 0.55 )2 ≒172（人）
當然，實際抽樣人數理應略大於理論上應抽樣的人數，以避免不甚有資料遺 漏(missing data)，或許有部分受試者拒絕配合的情況下，仍可確保所要求的精 確度，因此，本研究以抽樣人數 200 人為最低量測人數。
5. 人體計測量測項目
若將無障礙環境納入建築設計考量，除了須考慮以健全人的人體計測值作為 基礎參考之外，尚須建立各種類型之肢體障礙者的相關靜態與動態人體計測尺寸 資料庫。此外，由於肢體障礙者不同的疾病，個人需求以及個人體型等等的因素，
本研究規劃調查基本問卷、靜態人體尺寸、輪椅量測、作業域、其他。
基本問卷：年齡、性別、疾病種類、輪椅種類…等。
靜態人體尺寸：眼高、身高、體重、膝蓋高、手肘高…等 45 項。
輪椅量測：輪椅長度、寬度、深度、坐高…等 9 項。
作業域：水平作業域。
握力、扶手高度、握徑。
由於輪椅使用者，往往受到脊椎損傷或其他疾病的病變而導致肢體的不對 稱，諸如：眼高，肩峰高，肘高等具有左右兩邊的身體部位，應量測肢體左右的 長度、寬度及厚度，使輪椅使用者的計測資料收集更為完整。
第二節 第二節 第二節
第二節 硬體說明 硬體說明 硬體說明 硬體說明
此計劃量測設備之選擇以簡單量測、快速架設為原則。量測儀器包括 FaroArm、電子握力計、評估椅及電動升降桌。靜態量測儀器為 FaroArm；動態 量測儀器為電子握力計；另外受試者需利用評估椅、電動升降桌及多功能強力吸 盤扶手進行不同量測項目。
1. 量測儀器
(1) 靜態量測儀器：FaroArm（見圖 3.2.1）
FaroArm 被發展用於 3D CAD-to-Part 檢測比對與逆向工程之點群資料 掃瞄兩大領域。在航太、汽車、機械、3C、消費性產品、學術等產業 中，被廣泛應用在零件與裝之品質管制、產品設與試驗。其特性包括 高度操作性：重量輕、手臂自由旋轉無死角、可攜帶或移動；多元化 之軟體介面：可利用 PolyWorks、CAM2 Measure SA、Geomagic、Rhino、
Verisurf 等軟體介面，輸出量測報告藉以分析物件尺寸。其結構為四 隻手臂、四個具高度自由度關節、探針及計算處理單元所構成，其精 確度可達 0.043mm。其計算利用計算處理單元中記錄手臂之長度、探 針長度以及三維空間座標軸，在移動探針時利用各關節之角度變化 量、手臂長度、探針長度加以計算，即可得知探針在三維空間中之座 標位置。利用探針得至探測點三維座標，再籍由 PolyWorks 計算其尺 寸。
圖 3.2. 1FaroArm 圖來源：本研究整理
(2) 動態量測儀器：電子式握力計（見圖 3.2.2）
傳統握力計不易調整手掌握取之長度，不適切之手掌握取長度會影響 其握力值，且每次量測完皆需手動歸零，耗費時間且精確度低。而電 子式握力計可調整手掌握取之長度、連續多次量測。其測量範圍可至 100kg，量測單位為 0.1kg，精確度達 2kg 以下
圖 3.2. 2 電子式握力計 圖來源：本研究整理
2. 評估椅（見圖 3.2.3）
評估椅為針對輪椅尺寸需求設定的評估工具，可調整身長、腿長、腿深、
扶手、臂寬度、胸寬度、頭靠、椅面角度、椅背角度及腳踏板高度等。
圖 3.2. 3 評估椅 圖來源：本研究整理
3. 電動升降桌（見圖 3.2.4）
輪椅及電動輪椅使用者可利用升降控制器自行調整適合自己之桌面高度，其 桌面長為 120cm、寬度為 60cm、桌高度可由 63cm 升至 99cm。
圖 3.2. 4 電動升降桌 圖來源：本研究整理
4. 握徑測量器
為一三角圓錐體，由上至下直徑漸增，可由刻度觀察受試者之握徑。
5. 作業域量測板（見圖 3.2.5）
作業域量測板上具有順時針及逆時針之角度線。受試者於作業域量測板上畫 出作業域，由作業域量測板上之角度線觀察作業域角度之範圍。
圖 3.2. 5 作業域量測板 圖來源：本研究整理
6. 多功能強力吸盤扶手（見圖 3.2.6）
多工能吸盤扶手可吸附於玻璃、壁磚及鐵櫃表面等，可快速拆裝。
圖 3.2. 6 多功能強力吸盤扶手 圖來源：本研究整理
第三節 第三節 第三節
第三節 軟體說明 軟體說明 軟體說明 軟體說明
此計劃中利用 PolyWorks 來進行尺寸類型設定、設定量測順序、編輯量測報 告等動作及產生量測報告。PolyWorks 為控制 Faro Arm 的硬體設備，接收 Faro Arm 所取得探測點之三維座標後進行尺寸的計算。PolyWorks 操作介面（如圖 3.3.1）。
1. 尺寸設定：PolyWorks 可設定多種尺寸類型，此計劃中利用至的尺寸類型為 點與點連線距離、點與平面之垂直距離、投影連線距離、平面與平面之距離。
2. 設定量測順序及產生報告：在 PolyWorks 中，量測作業前於目錄樹及巨集量 測（如圖 3.3.1 中 5、3）設定量測順序及編輯量測報告；量測作業進行時可 於 3D 場景（如圖 3.3.1 中 6）中觀察探測點的相對位置以減少量測錯誤；量 測作業完成後於目錄列（如圖 3.3.1 中 1）產生 Excel、Word、HTML 和 PDF 等多種報告格式，便於後續量測結果的統計分析。
圖 3.3. 1PolyWorks 操作介面 圖來源：本研究整理 PolyWorks 操作介面包括下列六項主要功能：
1. 目錄列。
2. 標準工具列：包括量測專案的開啟或儲存、動作回復、選擇物件等。
3. 巨集量測：將命令編輯於巨集量測內，點擊巨集量測後即自動執行先前編輯 之命令。
4. 物件工具列：可新增點、投影點、面、尺寸等物件。
5. 目錄樹：編輯所需量測物件、產生的尺寸之順序。
6. 3D 場景：呈現已量測物件（或量測面）於空間之相對位置，在實際量測作 業時，可籍由觀察 3D 場景以減少量測錯誤。
第四節 第四節 第四節
第四節 量測路徑 量測路徑 量測路徑 量測路徑
自有輪椅
電動升降桌 評估椅
A．人體尺寸量 測（自有輪椅）
D．人體尺寸量測
（評估椅）
E．輪椅尺寸量測
H．握力量測 F．桌高、徑度及
與桌緣距離量測 C．左指極量測
C．右指極量測
I．扶手高度量測 量測前置
作業
量測結束
作業域 拍照記錄 B．膝蓋深度
Ⅰ．量測說明
Ⅱ．受試者填寫基本資 料、閱讀量測說明書及
簽署同意書
G．作業域量測
圖 3.4. 1 量測流程 圖來源：本研究整理
量測流程圖 3.4.1：
I. 向受試者說明量測目的、量測設備及量測順序。
II. 受試者閱讀量測說明書後，若同意參與量測，則簽署同意書並開始量測。
1. 人體尺寸量測（自有輪椅）：於自有輪椅上量測，量測輪椅使用者一般在使 用自有輪椅下之人體尺寸，如：眼高度、肩峰高度、肩膀寬度、左右膝至踏 板高度等，全程皆利用 Faro Arm（見圖 3.2.1）進行量測。
2. 膝蓋深度：因膝蓋深度為腳尖點與膝蓋點之垂直距離，而非連線，故利用牆 面作為基本面，分別量測腳尖點與牆面之垂直距離、膝蓋點與牆面之垂直距 離，再將膝蓋點與牆面之垂直距離減去腳尖點與牆面之垂直距離即可得至腳 尖點與膝蓋點之垂直距離。因需利用牆面作為基本面，故另外將膝蓋深度獨 立量測。此階段利用 Faro Arm 進行量測。
3. 左、右指極量測：因指極量測包括正常橫向距離及最大橫向距離，探測點為 身體中心點及橫向可及指尖點，Faro Arm 手臂長度無法同時量測至左手及 右手橫向可及指尖點，故將左、右指極分開量測。此階段利用 Faro Arm 進 行量測。
4. 人體尺寸量測（評估椅）：將受試者移動至評估椅（見圖圖 3.2.3），因受試 者位於自有輪椅上時，Faro Arm 無法探測至部份人體尺寸之量測點，故利 用評估椅以利 Faro Arm 量測，如臂部寬度、腰部寬度等 Faro Arm 難以探測 之探測點。另外，部份人體尺寸為量測點與基準面之垂直距離，而自有輪椅 之基準面具傾斜角度，如：左手臂向前正常可及深度（編碼 D19）為椅背靠 面與左手臂向前正常可及指尖點之垂直距離，考量自有輪椅背靠面具傾角，
故將左手臂向前正常可及深度設定於評估椅上量測。此階段皆利用 Faro Arm 進行量測。
5. 輪椅尺寸量測：受試者在移動至評估椅後，其自有輪椅無負載人員，方便量 測其輪椅尺寸，故利用受試者移動至評估椅上後量測輪椅尺寸。此階段皆利 用 Faro Arm 進行量測。
6. 桌高度、徑度及與桌緣距離量測：受試者仍位於評估椅，並移動至電動升降
6. 桌高度、徑度及與桌緣距離量測：受試者仍位於評估椅，並移動至電動升降