劍道運動得分的生物力學要素非常多，各方面都易兼顧到才能獲勝，
不僅需要接受長時間的訓練，更需要本身對於劍道運動的熟練度以及比賽 的靈敏度。從文獻可以觀察出，較優秀的選手，打擊時關節的變化角度都 比低段者來的小，因為較小的角度可以節省攻擊的時間，想當然攻擊速度 也比低段者快，且打擊的力量並沒有因此而減少，打擊時間也較短，綜合 以上可以了解雙方在比賽時的差距，如此一來更能掌握出比賽勝利的契機。
以上文獻內容都是以矢狀面來探討運動學的差異，然後對於額狀面的研究 卻還沒有發現，因此是否在額狀面有著我們在劍道打擊時有著關鍵性的因 素？有待我們去探討，如此就能更精確的分析在動作上的差異。綜觀這些 差距想要彌補的話需要經過長時間不斷的練習，但如何將這些差距很仔細 地被提出，需要有更精密的計算方式以及儀器的更新才能更上一層樓，因 此，本研究利用三維光學攝影機以及Kislter三維測力板、Nesus分析軟體來 做分析，期望可以用做最精準的方式來做研究，使之研究結果能提供給教 練或者是初學者在練習期中做最正確的練習方式，達到最高效果、高效率 的練習方式，且能在比賽中有一大斬獲。
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參、 研究方法與步驟 第一節 研究對象
本研究以大專男子甲組選手八名、乙組選手八名進行實驗，甲組：
平均年齡 21.5±1.2 歲、劍齡 10.4±2.1 年，平均身高 171.0±4.0 公分、體重 67.5±11.9 公斤。乙組：平均年齡 21.1±4.0、平均劍齡 3.8±1.0 年，平均身 高 173.6±11.9 公分，平均體重 68.5±2.1 公斤。兩者劍道選手一年內均無任 何身體病痛與下肢或上肢傷害，且自願參與本實驗，實驗前會告知所有受 試者本實驗目的、流程步驟以及填寫受試者基本資料與同意書，並在同意 書上簽名，表示願意參與本實驗。實驗參與者基本資料如下。
表 3-1 大專劍道選手資本資料
參數 甲組(Mean±SD) 乙組(Mean±SD) 年齡(歲) 21.5±1.2 21.1±4.0 身高(cm) 171.0±4.0 173.6±11.9 體重(kg) 67.5±11.9 68.5±2.1 劍齡(year) 10.4±2.1 3.8±1.0
第二節 實驗時間及地點 一、中華民國 101年3月至5月
二、國立臺灣師範大學運動生物力學實驗室
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第三節 實驗流程
人體肢段測量 受試者填寫同意書
動態校正（T 形校正棒）
靜態校正(L-frame)、測力板校正
受試者熱身
資料分析
運動學參數 地面反作用力
統計分析
攝影機架設 場地布置
進行打擊面部、手部、腹部實驗
圖 3-1 實驗流程圖
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第四節 實驗器材
（一）10台Vicon motion system MX紅外線高速攝影機，擷取頻率 300Hz。
圖3-2 Vicon紅外線光學攝影機 （二）Vicon電腦主機一台。
（三）Vicon Nexus 1.6動作分析軟體一套。
圖3-3 Vicon Nexus 1.6分析軟體 （四）L-frame 參考架和T型校正棒。
圖3-4 L-frame 圖3-5 T型校正棒
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（五）三維測力板兩塊（Kislter Instruments, Inc., Swiss），大塊力板長寬 為90cm*60cm；小塊力板為60cm*40cm，分別收取左腳以及右腳地面反作 用力值，擷取頻率1500Hz。
圖3-6 Kislter測力板兩塊 （六）測力板放大器。
圖3-7 測力板放大器
（九）劍道護具一套、實驗用劍使用大專男生以上專用劍(圖3-9)，長 度三尺九吋(120cm)，重量510g。
圖3-9 大專男生專用竹劍 （十）實驗反光球數顆。
（十一）AD類比轉數位卡。
（十二）透氣膠帶數捲。
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（十三）實驗用假人（圖3-10），高度1.70公尺。
圖3-10 劍道練習用假人
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第五節 儀器架設與場地佈置
本研究儀器架設如圖3-11所示，利用10台vicon光學攝影機以及兩塊測 力板來做實驗，在攝影機所能照射的範圍內擺設一尊劍道訓練專用假人供 選手做打擊，受試者分別朝指定方向來做攻擊。
受試者
放大器
攻 擊 方 向
假人
圖 3-11 場地布置圖
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用假人，而攻擊右腳必須確實踩進第二測力板內，試間讓受 試者休息約一分鐘，並詢問受試者的動作表現，如此重複取 得成功的5次攻擊的三種動作，共15筆資料。其操作順序為 攻擊頭部結束後，休息1分鐘，再進行第二次攻擊頭部測試，
以避免疲勞因素的影響，倘若有反光球掉下來、受測者與施 測者和裁判對於攻擊動作不確實，以及沒有確實踩踏在測力 板上面則視為失敗。頭部打擊完依序手部而後腹部打擊。
第七節 資料收集
本實驗利用10台Vicon motion system MX紅外線高速攝影機(擷取頻率 300Hz)，進行三維影像收集，身體反光球標誌點採用Plug-in-Gait位置貼置 如圖3-11~圖3-12。兩塊Kislter測力板，測得打擊動作過程的水平(X)、前後 (Y)、垂直(Z)方向地面反作用力，其擷取頻率為1500Hz，再將測得資料以 身體體重進行標準化，將標準化後之地面反作用力進行處裡。
圖3-12 反光球黏貼位置圖
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圖3-13 竹劍反光球黏貼位置
一、運動學資料收集。
1. 腕關節角度：準備姿勢至劍尖上舉瞬間角度變化量，矢狀面屈腕／伸 腕（圖3-14）、額狀面尺屈／橈屈（圖3-15）、水平面內旋／外旋（圖 3-16）。
屈腕 伸腕 圖3-14 腕關節矢狀面屈腕／伸腕
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橈屈 尺屈 圖3-15 腕關節矢狀面橈屈／尺屈
內旋 外旋
圖3-16 腕關節額狀面內旋／外旋
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2. 肘關節角度：準備姿勢至劍尖上舉瞬間角度變化量，肘關節矢狀面屈 曲／伸展（圖3-17）。
伸展 屈曲 圖3-17 肘關節額狀面屈曲／伸展
3. 肩關節角度：準備姿勢至劍尖上舉瞬間角度變化量，肩關節矢狀面前 屈／伸展（圖3-18）
伸展 前屈 圖3-18 肩關節矢狀面前屈／伸展
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4. 髖關節角度：髖關節矢狀面屈曲／伸展（圖3-19）
伸展 前屈 圖3-19 髖關節矢狀面屈曲／伸展
5. 膝關節角度：膝關節矢狀面屈曲／伸展（圖3-20）
伸展 前屈 圖3-20 膝關節矢狀面屈曲／伸展
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6. 踝關節角度：踝關節矢狀面背屈／蹠屈（圖3-21）
背屈 蹠屈
圖3-21 踝關節矢狀面背屈／蹠屈
7. 整體打擊時間：劍尖開始移動至擊中瞬間之花費時間（本實驗為整體 動作張數除以300為打擊所花費的時間）。
8. 上舉速度：選手在上舉期中最大的劍尖合速度，計算方式由上舉期中 畫面的下一張與前一張的座標差而得知瞬時位移，再將此為移除以所 花的時間得到瞬時速度，再將該張X、Y、Z三向度之瞬時速度套用合 速度公式：V合=√ ，找出該期最大合速度值。
9. 揮擊速度：選手在揮擊期中最大的劍尖合速度，其計算方式同於上舉 期。
10. 重心上下位移：準備期至位移最低點之距離，即準備姿勢重心減重心 最低點。
11. 瞬時關節角速度：計算揮擊期肘關節、腕關節（矢狀面、額狀面、水 平面）瞬時角速度。公式： 。
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二、動力學資料收集：
本實驗利用兩塊Kislter測力板，測得打擊動作過程的水平(X)、前後(Y)、
垂直(Z)方向地面反作用力，其擷取頻率為1500Hz，再將測得資料以身體體 重進行標準化，將標準化後之地面反作用力進行處裡。
1. 推蹬期最大水平、垂直地面反作用力峰值。
2. 著地期最大水平、垂直地面反作用力峰值。
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第八節 資料處裡
本研究利用Vicon動作分析系統建立3D模型，經由Nexus 1.6版軟體進 行補點，透過49顆反光球決定人體15個肢段，而各肢段均視為一質量均勻 的鋼體。分別為頭、軀幹、骨盆、右大腿、右小腿、右足掌、右上臂、右 下臂、右手掌，左大腿、左小腿、左足掌、左上臂、左下臂、左手掌。肢 段建立使用Nexus1.6版軟體進行人體肢段建立，其所得資料使用Excel 2010 版進行參數計算，其計算參數為竹劍角速度、關節角速度、打擊速度、重 心上下位移變化、地面反作用力峰值。
第九節 統計分析
本研究所得資料取每位受試者最快打擊速度資料進行分析，其資料均 以 SPSS for Windows 套裝軟體 20.0 進行分析，所有數據結果均以平均值±
標準差表示。不同組間動力學參數先除以體重進行標準化，再使用無母數 獨立樣本曼-惠特尼 U 考驗（Mann-Whitney U Test）來進行統計考驗，另 無母數斯皮爾曼等級檢定（Spearman Rank Correlation）進行相關分析，顯 著水準設為α=.05。
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了瞄準打擊目標而降低的速度，也顯示在上舉時選手是不用太快 的速度影響到整體的打擊姿勢，因此，打擊速度及打擊時間上的 差異可能是因為其他相關的因素所造成的。
3. 劍尖最快打擊速度
本研究兩者的劍尖速度達到了顯著差異，平均劍尖最快速度差了 近有 5m/s，因此可說明層級較高的選手在向下揮擊表現會比較好，
而向下揮擊的速度越快，表示在比賽中先擊中得分部位的機會較 大，提升了獲勝的機率，而較快的打擊速度可以比對手有更快的 展開第二次攻擊，使對手無法有效的防禦。
4. 重心上下位移
可以從圖 4-1 看出甲組選手相對於乙組選手重心上下位移是較小 的，所以乙組在打擊面部時會有下蹲的動作較長，推測乙組選手 的推蹬的時間較長，如此一來增加打擊的時間，且在比賽中會給 予對手較多的反應時間，如此不利於正式比賽中，而甲組選手因 為重心位移的距離較小，可能推測推蹬的時間較短，所以能比乙 組選手有更短的打擊時間，如此一來會比乙組選手更短的時間去 攻擊。
圖 4-1 打擊面部重心上下位移 時間(1/300s)
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二、面部打擊下蹲期左腳下肢關節矢狀面變化角度
表 4-2 甲乙組面部打擊下蹲期矢狀面左腳關節角度變化量
參數 甲組(Mean±SD) 乙組(Mean±SD) 顯著性 髖關節角度(deg) -10.43±11.14 -0.064±7.27 * 膝關節角度(deg) 18.27±22.27 30.20±5.70 **
踝關節角度(deg) 18.41±5.05 20.04±10.38
*P<.05 **P<.01 屈曲(正)/伸展(負) 踝：背曲(正)/蹠屈(負) 表 4-2 經由統計分析後，兩組選手的在膝關節達到顯著差異以及髖關 節在角度變化角度達到顯著差異，可知乙組選手會有較屈曲的準備動作來 做打擊，惠土孝吉(1985)指出，熟練者和不熟練者下肢關節比較，不熟練 者的屈曲角度會大於熟練者，這與本研究的結果相符合，乙組選手會較大 的彎曲角度，兩組的膝關節屈曲角度約有 12 度的差距，這樣的打擊動作 會延長自我的打擊時間，也驗證了上述結果所呈現的乙組選手打擊時間較 長，而較大的膝關節角度變化，表示乙組選手左腳下肢關節為了產生較大
*P<.05 **P<.01 屈曲(正)/伸展(負) 踝：背曲(正)/蹠屈(負) 表 4-2 經由統計分析後，兩組選手的在膝關節達到顯著差異以及髖關 節在角度變化角度達到顯著差異，可知乙組選手會有較屈曲的準備動作來 做打擊，惠土孝吉(1985)指出，熟練者和不熟練者下肢關節比較，不熟練 者的屈曲角度會大於熟練者，這與本研究的結果相符合，乙組選手會較大 的彎曲角度，兩組的膝關節屈曲角度約有 12 度的差距，這樣的打擊動作 會延長自我的打擊時間，也驗證了上述結果所呈現的乙組選手打擊時間較 長，而較大的膝關節角度變化，表示乙組選手左腳下肢關節為了產生較大