利用晃動程度判斷騎乘技術

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院運動競技學系碩士論文 Department of Athletic Performance College of Sports and Recreation. National Taiwan Normal University Master’s Thesis. 利用晃動程度判斷騎乘技術 Determining riding technique by using swaying. 張斯閔 CHANG, Ssu-Min. 指導教授：相子元博士 Advisor: Shiang, Tzyy-Yuang, Ph.D.. 中華民國 109 年 7 月 July 2020.

(2) 利用晃動程度判斷騎乘技術 2020 年 7 月研究生：張斯閔指導教授：相子元摘要. 前言：驅動自行車的方式是透過雙腳交替踩踏，力量藉由傳動系統經過輪組傳至地. 面，由於踩踏循環是雙腳交替進行，因此也會對人車系統造成左右方向的晃動；騎乘時的晃動增加會提高輪組的滾動阻力，且騎乘者必須消耗更多能量以維持平衡。已有研究證實菁英自行車選手騎乘時晃動程度較低，但是否能夠利用晃動程度判斷騎乘技術尚未出現完整的討論。目的：本研究希望釐清是否能夠利用騎乘時的晃動程度判斷騎乘技術。方法：招募 14 位受試者，其中包含 6 位選手與 8 位非選手；實驗共有兩種騎乘環境，分別為室內開放式滾筒訓練台與室外柏油路面進行四種不同踩踏頻率(70、80、90、100 rpm)的騎乘；利用慣性感測器與胎壓感測器收取騎乘過程中角速度、加速度與胎壓變化訊號，利用紅外線攝影機訊號收取室內騎乘時的左右偏移；並分別計算出不同晃動指標。以獨立樣本 T 檢定比較選手與非選手間室內紅外線攝影機反光點晃動程度的差異；以二因子混合設計變異數分析比較選手與非選手、室內與室外陀螺儀、加速規以及胎壓變化的差異。結果：紅外線攝影機方面，只有在最低踏頻(70 rpm)選手與非選手達顯著差異；陀螺儀 X 軸在四種踏頻下皆出現交互作用，在室內騎乘非選手晃動程度顯著高於選手，室外方面兩者並無顯著差異；胎壓變化方面，四種踏頻皆無交互作用，但選手與非選手間達顯著差異，非選手顯著高於選手，室內與室外也達顯著差異，室外顯著高於室內。結論：在判斷晃動程度上，陀螺儀與胎壓變化是一項可以參考的指標，同時本研究也發現，其餘參數與陀螺儀也有相同的趨勢，因此在實際應用上，利用多項參數以獲得更加精確的晃動程度指標，是未來可以深入探討的方向。 i.

(3) 關鍵字: 自行車、晃動、胎壓、慣性感測器、踩踏頻率. ·. ii.

(4) Determining riding technique by using swaying July, 2020 Author: Ssu-Min Chang Advisor: Tzyy-Yuang Shiang Abstract Bike riding are through bilateral pedaling movement and transfer the pedaling power to the ground through transmission system and wheel. The bike-and-rider system sways right and left due to the bilateral pedaling movement of both legs. The sway increased the rolling resistance between the wheel and ground, therefore rider required more energy to maintain riding balance. Previous studies have shown that elite cyclists have lower swaying during bike riding. However, using swaying to determine the riding technique has not been complete investigated. Object: The aim of this study was to clarify whether the sway during riding can be used to judge riding technology.. Methods: Fourteen participants were recruited, including. 6 athletes and 8 non-athletes. There were two riding environments in the experiment: indoor roller training and outdoor asphalt road. The IMU sensor and tire pressure sensor were used to collect the angular velocity, acceleration and tire pressure during the riding with four different cadences (70, 80, 90, 100 rpm). The infrared camera signal was used to detect bike mediallateral sway during indoor riding. Sway index was calculated by the variation of IMU signal and tire pressure as well as the infrared camera. Independent sample T-test was used to analyze the difference between the infrared camera sway index of athletes and non-athletes. For IMU and tire pressure sway index, two-way ANOVA was used to analyze the difference between athletes and non-athletes as well as indoor and outdoor riding. Results: For infrared camera sway index, there was significant difference between athletes and non-athletes at 70 rpm cadence. There was significant interaction between riding level and environment for X axis. ·. iii.

(5) gyroscope at all cadences. The sway index of non-athlete is significantly higher than the athlete for indoor riding, while there was no significant difference for outdoor riding. There was no significant interaction between riding level and environment for tire pressure at all cadences. The sway index of non-athlete is significantly higher than the athlete, and the sway index of outdoor riding is significantly higher than the indoor riding. Conclusion: Both gyroscope and tire pressure are suitable approach to determine the riding sway. This study found out that other parameters such as acceleration also show similar trend as the gyroscope and tire pressure. Therefore, obtaining more accurate sway index by using multiple parameters in practical applications should be thoroughly investigated in the future.. Keywords: Bicycle, swaying, tire pressure, IMU, cadence. ·. iv.

(6) 目. 次. 摘要......................................................................................................................i 英文摘要...........................................................................................................iii 目次.....................................................................................................................v 表次...................................................................................................................vii 圖次.................................................................................................................viii. 第壹章. 緒論..........................................................................................1. 第一節第二節第三節第四節第五節第六節第七節. 第貳章. 文獻探討..................................................................................9. 第一節第二節第三節第四節. 第參章. 前言.............................................................................................1 研究背景.............................................................................................5 研究目的.............................................................................................6 研究假設.............................................................................................6 研究範圍與限制…........................................................................6 名詞操作定義.....................................................................................7 研究之重要性.....................................................................................8. 技術與騎乘效率間的關係….............................................................9 不同騎乘技術之騎乘者踩踏頻率間的差異...................................12 穩定性對整體騎乘狀況之影響.......................................................14 文獻總結…………...........................................................................16. 實驗方法................................................................................17. 第一節研究對象...........................................................................................17 第二節測量儀器與設備...............................................................................17 第三節實驗流程...........................................................................................19 第四節資料收集與分析............................................................................... 21 第五節統計方法...........................................................................................25. ·. v.

(7) 第肆章. 結果........................................................................................26. 第一節不同層級騎乘者原始資料…….......................................................26 第二節不同層級騎乘者紅外線攝影機之反光點 Y 軸左右位移...............27 第三節陀螺儀各個軸向(X、Y 軸)不同層級騎乘者在不同環境間差異....28 第四節加速規各個軸向(X、Y 軸)不同層級騎乘者在不同環境間差異....33 第五節胎壓變化不同層級騎乘者在不同環境間差異...............................38. 第伍章. 討論與結論............................................................................40. 第一節晃動程度可以用於判斷騎乘技術…………...................................41 第二節紅外線攝影機反光點左右(Y 軸)位移不同層級騎乘者間差異….43 第三節陀螺儀 X、Y 軸不同層級騎乘者在不同環境間差異.......................44 第四節加速規 X、Y 軸不同層級騎乘者在不同環境間差異.......................46 第五節胎壓變化不同層級騎乘者在不同環境間差異...............................49. 第六章. 結論與建議............................................................................50. 引用文獻...........................................................................................................51 附錄一實驗受試者須知...............................................................................55 附錄二實驗受試者同意書...........................................................................56 附錄三實驗受試者基本資料表...................................................................57. ·. vi.

(8) 表. 次. 表 4-1 反光點 Y 軸選手、非選手騎乘數值…………...………….............................27 表 4-2 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 X 軸晃動指標............................28 表 4-3 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 Y 軸晃動指標............................31 表 4-4 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 X 軸晃動指標............................34 表 4-5 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 Y 軸晃動指標............................36 表 4-6 選手與非選手在室內室外間騎乘之胎壓變化晃動指標.................................38. ·. vii.

(9) 圖. 次. 圖 3-1 感測器黏貼位置示意圖......................................................................................18 圖 3-2 實驗流程圖……………......................................................................................20 圖 3-3 原始資料示意圖……………..............................................................................22 圖 3-4 慣感測器室外資料翻正處理示意圖…..............................................................22 圖 3-5 第一次平滑處理示意圖…………………………..............................................23 圖 3-6 變異性運算示意圖……………..........................................................................24 圖 3-7 第二次翻正處理示意圖…………………..........................................................24 圖 4-1 選手、非選手間差異示意圖……………..........................................................26 圖 4-2 選手與非選手在室內騎乘之反光點 Y 軸之晃動指標……….........................27 圖 4-3 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 X 軸晃動指標….........................29 圖 4-4 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 Y 軸晃動指標.............................32 圖 4-5 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 X 軸晃動指標.............................34 圖 4-6 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 Y 軸晃動指標.............................36. ·. viii.

(10) 第壹章. 第一節. 緒論. 前言. ⾃⾏⾞的運動表現取決於⽣物⼒學、⽣理學以及訓練等因素。在⽣物⼒學⽅⾯，已經有研究證實空氣⼒學與⾞架尺⼨皆會對⾃⾏⾞表現造成影響；然⽽，在其他⽣物⼒學參數對騎乘表現的影響，例如：踩踏技術與騎乘者的晃動程度對騎乘表現所造成的影響⽬前仍然尚未出現⼀個明確的判斷依據(Leirdal & Ettema, 2011; Theurel, Crepin, Foissac, & Temprado, 2012)；先前研究發現，踩踏過程中施加在踏板上的作⽤⼒與踩踏效率間的關係 (Candotti et al., 2007; Zameziati, Mornieux, Rouffet, & Belli, 2006)，結果顯⽰，踩踏⼒量與踩踏效率並沒有直接的關聯性，也代表在踩踏的過程中，騎乘者所輸出的⼒量並沒有完全轉換成推進⼈⾞系統的作⽤⼒；在與踩踏功率相關的⽂獻中也有提到，在踩踏的過程中騎乘者對踏板所施加的作⽤⼒會產⽣多個不同⽅向的分⼒，其中與曲柄垂直的分⼒⼤⼩是決定踩踏效率的關鍵因素，因為只有與曲柄垂直的作⽤⼒才能夠讓轉動⼤盤，其餘⽅向的分⼒對轉動⼤盤沒有幫助，雖然其他⽅向的分⼒無法對轉動⼤盤做出貢獻，但仍然在踩踏的過程中扮演者重要的⾓⾊，最主要的功能為維持踩踏過程中下半⾝以及上半⾝的穩定，讓整體騎乘更加順暢。從以上結果可以看出，雖然踩踏效率可能是評估騎乘技術的⼀項重要指標，但在騎乘的過程中，騎乘者所輸出的⼒量有絕⼤部分被⽤於穩定整個. ·. 1.

(11) 踩踏週期與降低⼈⾞系統的晃動，因此騎乘過程中整體的晃動程度可能也是影響騎乘技術的關鍵因素。雖然在⾃⾏⾞運動中，騎乘者的⼼肺能⼒以及功率輸出是⽬前最常⾒⽤於判斷騎乘者能⼒的主要指標 (MacInnis, Thomas, & Phillips, 2019) ；但是⼼肺能⼒與功率輸出並不是影響⾃⾏⾞競賽結果的關鍵因素；⽐較職業⾃⾏⾞選⼿的研究中發現，競賽成績較佳的⾃⾏⾞選⼿⽣理指標往往不是最佳的，⽽這樣的結果可以說明，競賽成績較佳的選⼿可以最有效率的利⽤⾃⼰的⾝體能⼒，以最⼩的消耗達到最⼤的運動表現 (Rønnestad & Hansen, 2018)；同時也代表在競賽的過程中，表現較佳的運動員相較於表現較差的運動員更有效率，能夠以較低的能量消耗達到相同的運動強度；這樣的結果也在其他⾃⾏⾞選⼿競賽表現相關研究中得到了證實；其他研究結果顯⽰，層級較⾼的⾃⾏⾞選⼿可以在較低的最⼤攝氧量下有較⾼的功率輸出 (Edwards, Jobson, George, Day, & Nevill, 2009)，由於⾃⾏⾞運動也是⾧時間的運耐⼒動項⽬，運動時的能量消耗也顯得格外重要，因此如何降低晃動程度減少⾝體對⾮騎乘主要作⽤肌群的徵召，以減少不必要的能量消耗也成為影響表現的關鍵因素。騎乘時的晃動程度會增加額外的能量消耗，由於能量消耗的提⾼，進⽽影響運動表現；⾝體為了維持平衡會付出更多的能量 (Cowley, Dingwell, & Gates, 2014)，先前研究指出，技術較優異的選⼿在⽐賽過程中所消耗的能量較低。在⼀項⽐較⾃⾏⾞選⼿以及⼀般騎乘者的研究中發現，在騎乘的過程中，⼀般騎乘. ·. 2.

(12) 者相較於⾃⾏⾞選⼿，⼈⾞系統整體的晃動程度明顯較⾼ (Cain, Ashton-Miller, & Perkins, 2016)；技術⽔平較⾼的騎乘者，騎乘過程中會有較低晃動程度，技術⽔平較低的騎乘者則相反。這樣的觀點已經在相關研究中得到了證實，在選⼿和⼀般騎乘者間⽐較的結果發現，兩者也存在著差異性，因此晃動程度這項參數在騎乘的過程中扮演著關鍵性的⾓⾊。因此從以上的結果可以得知，晃動程度不論在技術⽔平⾼或低的騎乘者中，皆代表著重要的意義，⽽且透過晃動程度可以看出騎乘者的技術⽔平的⾼低。但⽬前對於晃動程度的判斷標準沒有⼀個明確的判斷依據，騎乘時所量測的各種參數皆可反應騎乘的晃動程度，例如：功率、速度、肌電訊號、踩踏技術與踩踏頻率等，但由於功率以及速度是⼀項綜合性的指標，無法精確的反應出騎乘者雙腳間的差異；因此有研究利⽤肌電訊號判斷雙腳的差異性，雖然肌電訊號可以明確反應出雙腳肌⾁活化程度的不同，但由於收取肌電訊號所需的器材⾮常昂貴且使⽤者需要擁有相當程度的⽣理學與解剖學知識，加上儀器操作⼿續⼗分繁瑣，只有在特殊的實驗室中才能獲得相關資料，因此無法在⼀般使⽤上普及。綜合以上論述，胎壓與慣性感測器可能是⼀項可以反應整體晃動程度的參數；胎壓可以量測出地⾯反作⽤⼒，進⽽推算騎乘的踩踏⼒量，同時騎乘者的晃動也會影響踩踏狀態與⼒量 (Bouillod et al., 2018)，因此胎壓可能是⼀項可以⽤於評估騎乘晃動的參數，但胎壓容易受到外界⼲擾，例如：路⾯顛簸，因此⽬前無法直接從胎壓判斷騎乘技術. ·. 3.

(13) 的優劣；⽽相較於胎壓，慣性感測器裝設於⾞架上可以降低路⾯⼲擾因素，同時也可以反應出騎乘者在踩踏的過程中，雙腳交替踩踏時所造成的晃動以及騎乘過程中因無法維持穩定的不規則擺動，因此慣性感測器訊號可能是可以與胎壓變化相互搭配的另⼀項參數。綜合以上論述，雖然諸多⾃⾏⾞相關參數皆可⽤於判斷騎乘技術，但各項參數間仍然有缺陷，因此在實際應⽤⽅⾯可能需要更加精密的演算法或利⽤多項參數相互搭配進⾏判斷。⽽在⾃⾏⾞教育⽅⾯的相關書籍中提到，相較於⼀般騎乘者⾃⾏⾞選⼿擁有較佳的踩踏技術 (Broker, 2003)；同時先前研究也證實⾃⾏⾞選⼿的整體踩踏效率⽐⼀般騎乘者還要好，同時也指出⾃⾏⾞選⼿在騎乘的過程中往往使⽤較⾼的踩踏頻率 (Mornieux, Stapelfeldt, Gollhofer, & Belli, 2008)，另外⼀項研究結果顯⽰，在騎乘的過程中技術較差的騎乘者，當踩踏頻率提⾼時時，整體的晃動程度越⼤ (Bulsink, Kiewiet, van de Belt, Bonnema, & Koopman, 2016)；因此透過以上的研究結果推論，在相同踩踏頻率下的晃動程度是可以反應出騎乘者的騎乘狀態與騎乘技術；所以晃動程度可能是⼀項⽬前較為容易普及且反應出騎乘者騎乘技術的參數之⼀；加上從整體的觀點來看，騎乘過程中上半⾝也可能對⼈⾞系統整體造成晃動，⽽且騎乘者也會利⽤上肢、軀幹對握把及坐墊施加作⽤⼒以維持騎乘時的穩定性 (Costes, Turpin, Villeger, Moretto, & Watier, 2015)，因此對晃動程度的評估不應以單⼀的下肢踩踏效率進⾏判斷，必須將上半⾝和下半⾝⼀同列⼊考量。. ·. 4.

(14) 由以上結論可以看出，⽬前對於騎乘者的晃動程度並沒有明確的判斷⽅式，或者是只針對騎乘者下肢參數的測量以及評估，對整體⼈⾞系統晃動程度的判斷⽅式還尚未明確，因此本研究希望利⽤騎乘過程中的晃動程度變化來評估騎乘者的騎乘技術。慣性感測器中的陀螺儀與加速規分別可以量測出左右⽅向的⾓速度與加速度；騎乘過程中胎壓的變化可以反應騎乘者與⾞架所施加的作⽤⼒ (李尹鑫, 陳家祥, 嚴笠哲, & 相⼦元, 2018)，在踩踏的過程中，雙腳分別對踏板施加⼀個作⽤⼒以及上半⾝的晃動也會對⾞架施加作⽤⼒，這樣會對⾞架產⽣左右⽅向的⾓速度以及加速度，同時也會透過踏板以及傳動系統經輪組傳⾄地⾯，⽽地⾯也會給予輪胎⼀個⼤⼩相同但⽅向相反的反作⽤⼒，因此陀螺儀、加速規與胎壓變化可以反應出騎乘者在騎乘過程中的晃動程度與騎乘狀態。. 第二節. 研究背景. ⽬前在⾃⾏⾞騎乘技術的評估上，主要以騎乘者下半⾝與⾃⾏⾞踩踏過程中動⼒學參數以及肌電訊號進⾏踩踏效率的評估，但這樣的評估⽅式忽略了上半⾝的影響因素，且與實際騎乘狀況不符；在實際騎乘中，騎乘者除了利⽤下肢踩踏驅動⾃⾏⾞外，也會利⽤上半⾝對坐墊及把⼿施加作⽤⼒以達到增加踩踏⼒量與減少騎乘時晃動程度的⽬的。在先前的研究也顯⽰，相較於⼀般層級的騎乘者，技術⽔平較⾼的⾃⾏⾞選⼿在騎乘的過程中會利⽤核⼼肌群的⼒量來降低上半⾝與整. ·. 5.

(15) 體⼈⾞系統的晃動程度，因此相較於⼀般騎乘者，⾃⾏⾞選⼿在騎乘的過程中整體晃動程度較低；在過去的研究中主要以下肢踩踏⼒量或肌電訊號來評估騎乘者的騎乘效率，但卻忽略晃動程度對騎乘技術的影響，為了維持整體⼈⾞系統的平衡以及減少整體的晃動程度會，⾝體必須徵招更多的肌⾁以達到以上⽬的，⽽這樣會產⽣額外的能量消耗，不必要的能量消耗會對騎乘者運動表現產⽣不良影響，因此透過騎乘過程中⼈⾞系統的晃動程度來評估騎乘技術，或許是⼀項可以反應整體騎乘狀況的⼀項指標。因此，本研究將透過慣性感測器訊號與胎壓變化判斷騎乘者的騎乘技術。. 第三節. 研究目的. 一、. 判斷不同技術之騎乘者在室內開放式滾筒訓練台上騎乘時晃動程度的差異. 二、. 判斷不同技術之騎乘者在室外一般道路騎乘時晃動程度的差異. 第四節. 研究假設. 一、在室內開放式滾筒訓練台騎乘時，技術較佳之騎乘者晃動程度較低二、在室外一般道路騎乘時，技術較佳之騎乘者晃動程度較低. 第五節. 研究範圍與限制. 一、本次實驗的過程中，受試者需要騎乘開放是滾筒訓練台，由於騎乘開放式滾筒訓練台需要有⼀定的騎乘技術，所以本研究結果可能無法推論⾄⼊⾨⾃⾏. ·. 6.

(16) ⾞騎乘者上。二、本次實驗過程需要在⼾外進⾏，⼾外路⾯狀況無法與開放式滾筒訓練台平滑，路⾯顛簸有可能影響慣性感測器與胎壓變化程度，造成⼾外騎乘數據明顯⾼於開放式滾筒訓練台，因此兩者間無法互相轉換。三、本研究是以公路⾞作為實驗器材，由於公路⾞⾞架與輪組與其他⾞種（例如：登⼭⾞、折疊⾞）不同，因此本研究之結果無法評估其他⾞種騎乘的騎乘技術。. 第六節. 名詞操作定義. 一、晃動指標騎乘者在騎乘的過程中，雙腳交替對踏板施加作⽤⼒，由於踏板分別裝設於⾃⾏⾞兩側，因此騎乘者在踩踏的過程中所產⽣的⼒矩會對⾞架造成左右⽅向的晃動；由於本次研究需要觀察騎乘者與⾞架整體的晃動程度，⽽慣性感測器訊號與胎壓變化可以反應騎乘時的晃動與地⾯反作⽤⼒，因此本次實驗將利⽤慣性感測器訊號與胎壓的變化程度，並且透過事後演算法運算後，代表整體⼈⾞系統的晃動指標。二、踩踏頻率(Cadence). ·. 7.

(17) 單位為 rpm，即為每分鐘曲柄轉動的圈數，例如：90 rpm，代表為每分鐘曲柄轉動 90 圈（⼀秒⼀圈半），踩踏頻率越⾼，曲柄以及⼤盤轉動速度越快；在本次實驗的過程中，踩踏頻率量測⽅式為利⽤裝設於左側踏板的踏頻感測器量測，計算⽅式為每分鐘單側曲柄轉動之圈數。三、標準騎乘姿勢騎乘的過程中，騎乘者最為舒適之騎乘姿勢。曲柄在下死點時，此時膝關節屈曲⾓度約在 30 度左右，上肢部分雙⼿抓住握把時，上臂與軀幹約成 90 度去調整坐墊的⾼度，同時⼿肘微彎使軀幹與地⾯⽔平線約呈現 45 度⾓，確定姿勢後即固定坐墊⾼度 (Priego Quesada, Pérez-Soriano, Lucas-Cuevas, Salvador Palmer, & Cibrián Ortiz de Anda, 2017)。. 第七節. 研究之重要性. ⼀、透過慣性感測器中陀螺儀、加速規以及胎壓變化等參數，發展出更加全⾯性評估騎乘技術的指標。三、動程度結合了騎乘者上半⾝與下半⾝的技術⽔平，騎乘者可以透過以上參數了解⾃⾝的騎乘狀態，並且從中進⾏修正與調整。. ·. 8.

(18) 第貳章. 文獻探討. 較佳的騎乘技術代表騎乘者將會有更好的騎乘效率，進⽽提升整體運動表現與品質，同時也降低運動傷害發⽣的機率。綜合以上的觀點來看，⼀個完整的騎乘技術評估依據變得⾮常重要，可以更加精確的判斷每⼀位騎乘者的騎乘技術，同時給予建議加以修正，便能找出最適合的騎乘策略及訓練⽅法。以下⽂獻探討將分為四個部分呈現：⼀、技術與騎乘效率間的關係，⼆、不同騎乘技術之騎乘者踩踏頻率的差異，三、穩定性對整體騎乘狀況的影響，四、⽂獻總結。. 第一節. 技術與騎乘效率間的關係. 在耐⼒運動項⽬中，擁有優異的有氧代謝能⼒是提⾼運動表現的先決條件，因此最⼤攝氧量經常被⽤於評估耐⼒項⽬運動員體能的主要指標，也是眾多研究討論的主要話題；但卻忽略了選⼿的「技術」對運動表現的重要性。在過去針對菁英⾧跑選⼿運動表現的研究中發現，相較於最⼤攝氧量，選⼿的運動效率與運動表現的相關性較⾼ (Cunningham, 1990)；另⼀篇研究結果顯⽰，兩位選⼿雖然擁有相當程度的最⼤攝氧量，但⽐賽成績卻出現顯著的差異；⽽另外兩位擁有相同⽐賽成績的選⼿，最⼤攝氧量也存在著顯著差異 (林信甫 & 莊泰源, 2003)。從這樣的研究. ·. 9.

(19) 結果可以得知，運動表現較佳的選⼿往往不是最⼤攝氧量最⾼的選⼿，這樣的結果與普遍的認知有所差異，也說明了影響運動表現的主要因素除了選⼿本⾝的體能之外，可能還存在著其他更為重要的的因素。在針對不同技術層級的⾃⾏⾞騎乘者，騎乘效率的研究結果顯⽰，在次最⼤的功率輸出時，技術層級較⾼的⾃⾏⾞選⼿出現較低的最⼤攝氧量 (Edwards et al., 2009)，此外，另⼀篇針對踩踏過程中，曲柄扭矩的研究提到，⾃⾏⾞選⼿踩踏的過程中，通過上死點以及下死點時出現較低的曲柄扭矩 (Korff, Romer, Mayhew, & Martin, 2007)，由於上死點與下死點是整個踩踏過程中對轉動⼤盤最沒有幫助的兩個區域，因此如果可以降低通過這兩個區域時所需要的⼒量，對整體踩踏有正向的影響；這樣的結果說明了⾃⾏⾞選⼿的騎乘技術可以有效降低騎乘時不必要的⼒量消耗，以較低的體能消耗達到相同的運動強度與表現。綜合以上結果可以得到，雖然選⼿本⾝的有氧代謝能⼒是耐⼒運動項⽬中的先決條件，但並不完全代表有氧能⼒越⾼的選⼿就會有較為優異的運動表現，從研究結果可以看出，如何更有效率的運⽤⾃⾝的體能才是影響⽐賽成績的關鍵因素；技術層級較優異的選⼿往往可以有較佳⽐賽成績，這樣的結果似乎說明了技術層級與運動效率間存在著密不可分的關聯性，騎乘效率的⾼低則代表騎乘者在騎乘的過程中，運⽤⾃⾝體能的能⼒同時也代表騎乘者的技術層級，層級較⾼者技術較佳，且不必要的能量消耗也較低。. ·. 10.

(20) 騎乘效率是最直接反應騎乘的過程中，騎乘者是否能夠有效利⽤⾝體能量的⼀項指標，⽽踩踏的過程中所輸出的⼒量是否能夠完全⽤於推進整體⼈⾞系統則需要依靠效率的評估⽅式決定；在騎乘⾃⾏⾞的過程中，是騎乘者對⾃⾏⾞施加作⽤⼒，利⽤⾃⾏⾞的踏板以及曲柄產⽣⼒矩，並透過傳動系統將機械能進⾏轉換與傳遞，把能量經由後輪釋放到地⾯的過程；從以上的敘述可以得知，騎乘⾃⾏⾞的過程中，下肢對踏板與曲柄的踩踏是主要提供推進⼒的部分，因此在對踩踏效率進⾏評估及判斷時，在過去⼤部分的研究主要利⽤踩踏效率作為騎乘效率的指標 (Rossato, Bini, Carpes, Diefenthaeler, & Moro, 2008a)。踩踏效率的評估與計算⽅式主要針對踩踏過程中有效⼒ (effective force, EF) 的⼤⼩與總和作為評估依據 (Coyle et al., 1991; Ericson & Nisell, 1988; Sanderson & Black, 2003)；⾃⾏⾞的踩踏過程是透過雙腳連續進⾏圓周運動將騎乘者的⼒量轉換為推進⼈⾞系統的能量，⽽有效⼒在踩踏週期中計算的⽅式為與曲柄垂直分⼒的總和；從機械動⼒學的⾓度來看，要對⼈⾞系統產⽣推進⼒騎乘者踩踏時對⼤盤產⽣的⼒矩必須與曲柄垂直，由於其他⽅向的分⽴無法對⼤盤產⽣⼒矩，因此對推進⼈⾞系統無法做出貢獻。綜合以上觀點，踩踏過程中有效⼒的⼤⼩以及總和即為踩踏效率的主要指標 (Lafortune & Cavanagh, 1983)。踩踏效益的評估數值越接近 1 時，說明騎乘者擁有越優異的踩踏效益，代表在踩踏的過程中有較多的⼒量是可以對⼤盤產⽣⼒矩，但也有研究發現，雖然較⾼的有效⼒與較⾼的總效率有關聯性. ·. 11.

(21) (Leirdal & Ettema, 2011; Zameziati et al., 2006)，但在踩踏的過程中，⾮垂直⽅向的⼒同時也扮演著重要的⾓⾊，雖然這樣的分⼒對轉動曲柄⼤盤沒有幫助，但有助於騎乘的過程中讓騎乘者維持穩定的踩踏循環 (Leirdal & Ettema, 2011)，尤其是在較⾼的踩踏頻率且沒有穿著卡鞋的情況下，⾮垂直於⼤盤的踩踏分⽴可以讓騎乘者的雙腳穩定在踏板上且跟上踩踏頻率。因此在實際騎乘情況下，騎乘者要完全將輸出的⼒量⽤於轉動⼤盤曲柄是不可能的，在騎乘的過程中⼀定需要消耗部分的能量來穩定整體踩踏循環。. 第二節. 不同騎乘技術之騎乘者踩踏頻率間的差異. 李尹鑫等(2018)發現在騎乘自行車的過程中，騎乘者為了維持騎乘效率以及穩定功率輸出，騎乘者必須維持穩定的踩踏頻率與踩踏⼒量，尤其是在⽐賽的過程中選擇有最有效率的踩踏策略能有更優異的運動表現，兩者間如何取得平衡讓騎乘者達到最佳的運動表現⼀直是學術界與教練間不斷探討的議題。騎乘時踩踏頻率的⾼低與踩踏效率間的關系也有學者做出相關的研究，其結果顯⽰，對側腳所產⽣之負功最⼩值在 90 rpm 的踩踏頻率時出現，但隨著踩踏頻率的降低與提⾼，負功隨之提⾼造成踩踏效率的下降 (Neptune & Herzog, 1999)，另⼀篇針對⾃⾏⾞選⼿踩踏頻率的研究發現，⾃⾏⾞選⼿普遍在 80-100 rpm 的踩踏頻率下，會出現較佳的速度有效⼒⽐，同時也發現⾃⾏⾞選⼿的踩踏頻率較為穩. ·. 12.

(22) 定 (Lucia, Hoyos, & Chicharro, 2001)，有趣的是，在針對不同運動項⽬的騎乘者所做的研究中發現，騎乘過程中也是當踩踏頻率趨近 90 rpm 時出現最⼩的負功 (Candotti et al., 2007)其他研究踩踏頻率與踩踏效率間的研究也指出，隨著踩踏頻率的提⾼，踩踏效率的指標也有提⾼的趨勢 (Strutzenberger, Wunsch, Kroell, Dastl, & Schwameder, 2014)；且在⾃⾏⾞選⼿間也存在著不同的踩踏頻率區間，層級較⾼的選⼿踩踏頻率區間較⾼也較⼩ (Zameziati et al., 2006)。也有研究指出，相對於⾃⾏⾞選⼿，⼀般的騎乘者在較低的踩踏頻率下會有較佳的踩踏效率 (Ericson & Nisell, 1988)，同時其他針對⼀般騎乘者的研究結果也顯⽰，隨著踩踏頻率的提⾼踩踏效率也隨之降低 (Patterson & Moreno, 1990; Sanderson, 1991)，對於這樣的結果他們的解釋為，對於⼀般未受過訓練的騎乘者，較⾼的踩踏頻率會增加維持整體穩定性的難度，且在踩踏週期中，踩踏⼒量的峰值往往在錯誤的時期出現，因⽽造成踩踏效率的下降。也有研究讓受試者先以⾃選頻率進⾏踩踏，經過訓練後在進⾏騎乘發現，騎乘過程中最有效率的踩踏頻率發⽣改變 (Whitty, Murphy, Coutts, & Watsford, 2016)。綜合以上的研究的結果，踩踏頻率的⾼低對踩踏效益的影響似乎因⼈⽽異，也有學者提出不同的看法，但還是可以看出選⼿普遍採⽤較⾼的踩踏頻率，⽽⼀般騎乘者則採⽤較低的踩踏頻率，⽽且踩踏頻率是可以透過後天的訓練得到改善的。踩踏的過程中，⾮垂直⽅向的⼒同時也扮演著重要的⾓⾊，雖然這樣的分⼒對轉動曲柄⼤盤沒有幫助，但有助於騎乘過程中讓騎乘者維持穩定的踩踏循環 (Leirdal &. ·. 13.

(23) Ettema, 2011)，尤其是在較⾼的踩踏頻率且沒有穿著卡鞋的情況下，⾮垂直於⼤盤的踩踏分⼒可以讓騎乘者的雙腳穩定在踏板上且跟上踩踏頻率 (李尹鑫, 陳家祥, & 相⼦元, 2018)。因此在實際騎乘情況下，騎乘者要完全將輸出的⼒量⽤於轉動⼤盤曲柄是不可能的，在騎乘的過程中⼀定需要消耗部分的能量來穩定整體踩踏循環。綜合上述觀點以及⾃⾏⾞運動的特殊性，雖然踩踏過程中的有效⼒等效益指標可以⽤於評估騎乘效率的好壞，但單⼀指標所判斷出的騎乘效率可能無法完全反應出完整的騎乘效率 (Bini & Diefenthaeler, 2010)；由於⾃⾏⾞是⼀個複雜的運動項⽬，以下肢的踩踏效率或許可以反應出⼀定程度的騎乘效率，但在騎乘過程中額外⽤於維持⼈⾞系統平衡的能量消耗並未被列⼊考量，這樣額外的能量消耗是否會對騎乘效率造成影響在未來是直得被探討的。. 第三節. 穩定性對整體騎乘狀況的影響. 騎乘⾃⾏⾞的過程中，雙腳並不是唯⼀與⾞架系統有所接觸的部位，坐墊以及把⼿也是騎乘者與⾞架接觸的介質；因此從整體的觀點來看，騎乘過程中⾝體的穩定性也會對騎乘效率產⽣影響，在踩踏過程除了切線⼒以外的分⼒可以⽤於穩定踩踏外，同時⼈體上肢對坐墊、把⼿所施加的作⽤⼒也會⽤於平衡整體騎乘狀況，並且在需要更⼤的功率輸出時幫助騎乘者增加踩踏⼒量 (Costes et al., 2015)；在⽐. ·. 14.

(24) 較⾃⾏⾞選⼿以及⼀般騎乘者的研究中發現，⼀般騎乘者在踩踏頻率提⾼的同時，⼈⾞系統整體的晃動程度也隨之增加 (Rylands, Roberts, Hurst, & Bentley, 2017) ，由這樣的結果可以推論，騎乘過程中較⾼的踩踏頻率對⼀般騎乘者較難維持騎乘時的穩定；但⾃⾏⾞選⼿則是利⽤⾝體的側向傾斜以達到降低整體晃動程度的⽬的，由於選⼿在騎乘的過程中會利⽤⾝體重⼼的控制以及核⼼肌群的⼒量以穩定整體⼈⾞系統，因此當採⽤較⾼的踩踏頻率作為騎乘策略時，⼈⾞系統整體的晃動程度也會較低 (Cain et al., 2016)，⽽這篇研究也提到，當採⽤慢速騎乘時，⼀般騎乘者會因為無法平衡⽽出現較⾼的晃動程度造成不能順利完成踩踏週期的狀況，⾃⾏⾞選⼿則沒有這樣的問題出現 (Cain et al., 2016)。由以上研究結果可以得知，在騎乘的過程中並不是只有下肢踩踏時的分⼒在影響騎乘效率，上半⾝也需要花費額外的能量以維持騎乘的平衡與穩定，騎乘時整體的穩定性越⾼騎乘效率就越⼤，因為整體越不穩定晃動程度就會提⾼，騎乘者必須額外消耗更多的能量將⼈⾞系統回復且維持在穩定的狀態中，因此，⼀個穩定的騎乘策略可以有效降低不必要的能量消耗，以增進運動表現；另外也有研究結果指出，較⾼的踩踏頻率同時也伴隨著較⾼的下肢肌群肌電訊號，這樣的實驗結果說明肌⾁活化程度隨著踩踏頻率的提⾼⽽上升，因⽽造成⼈⾞系統較⼤的晃動程度 (Macintosh, Neptune, & Horton, 2000)，這樣的結果說明了為什麼⼀般騎乘者無法選擇如同⾃⾏⾞選⼿般⾼踏頻的原因；由於選⼿可以透過⾃⾝的騎乘技術降低⼈⾞系統的晃動程度以達到穩定與. ·. 15.

(25) 平衡的⽬的，因此選⼿採⽤較⾼的踩踏頻率能夠產⽣較佳的騎乘效率。雖然下肢是驅動⾃⾏⾞的主要肌群，因此利⽤下肢運動學與動⼒學參數作為判斷依據或許可以反應部分騎乘技術，李尹鑫等(2018)認為仍然有⼀些額外的騎乘狀態以及能量輸出並未被納⼊考量，例如：晃動程度與降低晃動以維持平衡與穩定所需的能量消耗；額外能量的消耗是否會影響到不同騎乘模式下的騎乘效率值得未來研究深⼊探討。. 第四節. 文獻總結. 綜合以上結果可以得到，⽬前評估騎乘效率的研究主要以踩踏過程中的有效⼒的⼤⼩、踩踏與下肢肌電訊號作為判斷依據，由於⾃⾏⾞運動並不是只有下肢在運動，因此利⽤以上三種參數進⾏判斷只有考慮到騎乘者⼒量輸出的部分，並沒有將穩定與平衡騎乘狀態的能量消耗列⼊考量，所以不夠全⾯性也較無法代表整體的騎乘效率與技術。雖然額外⽤於維持平衡的能量消耗對功率輸出及推進沒有直接的幫助，但在騎乘的過程中也扮演著相當關鍵的⾓⾊，因此在評估騎乘效率時也應該將其列⼊判斷依據中。⽬前對於騎乘技術相關的研究主要以踩踏過程中的有效⼒作為主要判斷指標，尚未利⽤晃動程度與踩踏頻率的穩定性作為主要的判斷依據，加⼊晃動程度與踩踏頻率的穩定性後，是否能夠對騎乘效率以及騎乘技術有更加全⾯的判讀是未來研究中可以詳加探討的地⽅。. ·. 16.

(26) 第參章. 第一節. 實驗方法. 研究對象. 本研究招募 14 位實驗受試者，其中有 6 位選⼿、8 位⾮選⼿，基本資料為，⾝⾼：170 ±8.5 公分、體重：67±10.1 公⽄、年齡：22±2.1 歲；皆有⾃⾏⾞騎乘經驗，所有參與者在進⾏實驗的近六個⽉內，皆無下肢神經、肌⾁、⾻骼、肌腱、韌帶和⼼⾎管⽅⾯的疾病，並具備從事⼀般有氧活動的⼼肺能⼒，同時必須能在開放式滾筒訓練台上騎乘⾃⾏⾞。每位實驗參與者在進⾏本實驗前，預先告知及說明實驗內容、步驟與相關注意事項，並詳閱參與者須知，了解實驗內容後簽署試者同意書，同意參與本實驗。. 第二節. 測量儀器與設備. 一、Naxsen 九軸慣性感測器 Naxsene 九軸慣性感測器 (Naxsen 9, SIPPLink Co., Ltd., Taiwan) 資料擷取頻率為 200 Hz，將慣性感測器水平安裝於車架上管，以確保各個軸向資料正確性。二、紅外線攝影機 (Vicon). ·. 17.

(27) 資料擷取頻率為 200 Hz，反光點黏貼於前叉轉軸上⽅，減少轉動⿓頭所造成的左右移動；透過紅外線攝影機計算出騎乘時的左右位移量，同時將紅外線攝影機，作為室內滾筒訓練台的校標。三、Arofly 胎壓感測器 Arofly 胎壓感測器 (Arofly, Taiwan) 資料擷取頻率為 1 Hz，其擁有市⾯上常⾒功率計相同功能，同時還能收取胎壓資料，⽽本儀器的信效度等同於⽬前市⾯上與學術領域公認數據最精確且穩定之功率計 SRM (SRM FSA, SRM, DE)。騎乘過程中利⽤胎壓感測器所測得的胎壓變化資料作為騎乘時晃動程度的指標。四、Arofly 踏頻感測器 Arofly 踏頻感測器 (Arofly, Taiwan)，資料擷取頻率與胎壓感測器相同為 1 Hz;將踏頻感測器裝設於左側曲柄收取騎乘者的踩踏頻率。. 圖 3-1 感測器黏貼位置⽰意圖. ·. 18.

(28) 第三節. 實驗流程. 本研究共有室內以及室外兩種騎乘情境，將使⽤相同的⾃⾏⾞與踏頻感測器控制實驗過程中的踩踏頻率。第⼀：室內滾筒訓練台騎乘；實驗過程中將固定⿒輪⽐(39/17)，且採⽤四種踩踏頻率，分別為 70、80、90、100 rpm，在實驗的過程中必須全程坐姿騎乘不得以站⽴抽⾞，收取每種踏頻穩定騎乘 3 分鐘，擷取中段穩定 100 秒資料進⾏分析；透過陀螺儀、加速規、反光點 Y 軸左右⽅向位移與胎壓變化進⾏晃動程度的判斷。第⼆：⼾外騎乘；在⼾外⾧ 500 公尺的柏油道路進⾏實驗，其中有⼀次迴轉，實驗開始前告知受試者，必須盡可能穩定騎乘，且全程必須以坐姿進⾏騎乘，不可以站姿抽⾞，將資料出發與迴轉之極端值去除後，擷取去程穩定 50 秒與回程穩定 50 秒，共 100 秒資料進⾏分析；透過陀螺儀、加速規與胎壓變化訊號進⾏晃動程度的判斷。一、器材架設與連線（一）坐墊高度設定：調整坐墊高度，使受試者為標準騎乘姿勢（軀幹屈曲角度約為 45 度，膝關節踩踏至下死點時屈曲角度約為 20~30 度），讓受試者在開放式滾筒訓練台上進行 5 分鐘的熱身，同時適應滾筒訓練台騎乘模式及確認坐墊高度是否合適。（二）訓練台架設：在實驗室中平穩的地面架設開放式滾筒訓練台，同時在受試者的慣用側擺放腳踏平台，以確保受試者騎乘過程與上下車的安全；並將自行車放置於訓練台上確定自行車整體沒有傾斜。滾筒訓練台長. ·. 19.

(29) 度設定為當自行車架設於訓練台上時，前輪花鼓位置與訓練台前方滾筒轉軸呈現一直線，方為訓練台設定之長度。（三）Arofly 連線：胎壓與踏頻感測器分別裝設在後輪氣嘴與左側曲柄內側，利用藍芽訊號傳輸，將騎乘數據傳輸至車錶紀錄與儲存。二、正式實驗（一）室內開放式滾筒訓練台：要求受試者在滾筒訓練台上穩定騎乘，在相同齒輪比(39/17)下，分別用四種不同踩踏頻率(70rpm、80rpm、90rpm、100 rpm)穩定騎乘三分鐘，擷取中段 100 秒資料進行分析。（二）戶外一般道路騎乘：在戶外平坦柏油路面進行戶外環境騎乘，道路長度為 500 公尺平路，沒有上、下坡，齒輪比與踩踏頻率與室內滾筒訓練台相同；每種踩踏頻率會騎乘距離為一公里（過程中有一次迴轉），每次迴轉會讓車錶數值歸零後才出發。資料收集會將兩次出發、迴轉與最後煞車資料去除後，擷取去程穩定 50 秒與回程穩定 50 秒，共 100 秒資料進⾏分析。裝設器材與架設開放式滾筒訓練台. 實驗說明簽署實驗同意書. 正式實驗開始。室內開放式滾筒訓練台、戶外騎乘依序執行；室內與室外踩踏頻率依序從 70rpm 開始，每趟增加 10rpm，直至 100rpm 後結束實驗。. 圖 3-2 實驗流程圖. ·. 20.

(30) 第四節. 資料收集與分析. 室內與室外資料處理將分為兩種⽅式；室內⽅⾯，紅外線攝影機、慣性感測器與胎壓資料將擷取中段穩定騎乘的 100 秒資料進⾏分析；⽽室外⽅⾯，慣性感測器與胎壓資料將去除出發、迴轉與結束資料後，擷取去程穩定 50 秒與回程穩定 50 秒，共 100 秒資料進⾏分析。但由於慣性感測器各個軸向資料分別有正、負兩個⽅向，因此慣性感測器資料必須透過以平均數為基準點的⽅式先進⾏⼀次的翻正處理以去除正、負號的差異。室外⽅⾯，由於實驗過程中包含⼀次迴轉，與路⾯減速條的影響，所以除了去除開始與結束的資料外，迴轉過程中的資料也必須去除，⽽路⾯減速條的影響將利⽤每⼀筆資料的標準差作為閾值；且從實驗結果觀察原始資料發現，受到路⾯撞擊，例如：減速條、坑洞等數值⼤⼩陀螺儀約為標準差的 2.5 倍、加速規數值約為標準差的 3 倍，因此閾值範圍設定將陀螺儀定為 2 倍、加速規定為 4 倍標準差作為資料閾值，超過的數值將由閾值數值取代。將預先處理的資料進⾏平滑處理，慣性感測器、紅外線攝影機以及胎壓變化都將以 2 秒資料進⾏平滑處理，並且將原始資料減去平滑處理資料及為受試者在騎乘過程中的變異量，透過變異量的⼤⼩作為晃動程度的判斷依據。（⼀）擷取穩定騎乘 100 秒資料. ·. 21.

(31) 圖 3-3 原始資料⽰意圖室內騎乘實驗騎乘時間共 3 分鐘，去除開始後與結束前 30 秒資料，共 60 秒後，擷取中段穩定騎乘 100 秒資料進⾏分析；室外騎乘為騎乘兩次⾧度為 500 公尺柏油路⾯，其中包含⼀次折返，資料擷取⽅式為利⽤踏頻資料判斷出發、結束與迴轉資料，將以上三段資料去除，擷取去程穩定 50 秒與回程穩定 50 秒，共 100 秒資料進⾏分析。（⼆）IMU 閾值設定及第⼀次翻正處理. 圖 3-4 慣性感測器室外資料翻正處理⽰意圖由於室外騎乘時會有路⾯⼲擾，例如：柏油路⾯的減速條等，會對 IMU 數值造成明顯的影響，因此在進⾏第⼀次翻正前，會先計算 IMU 原始資料標準差，利⽤標準差作為原始資料閾值（透過觀察慣性感測器原始資料發現，受到路⾯撞擊，. ·. 22.

(32) 例如：減速條、坑洞等數值⼤⼩陀螺儀約為標準差的 2.5 倍、加速規數值約為標準差的 3 倍，因此閾值範圍設定將陀螺儀為 2 倍標準差，加速規為 4 倍標準差），以去除路⾯所造成的⼲擾。IMU 第⼀次翻正處理，原始資料有正、負⽅向不同，因此在進⾏後續演算法前，必須進⾏⼀次翻正處理，以消除正、負⽅向差異。翻正基準值將會以經過閾值設定後的原始資料之平均數作為基準，透過原始資料減去閾值設定後之平均值，將原始資料校正回原點，再利⽤絕對去除正、負⽅向。（三）第⼀次平滑處理. 圖 3-5 第⼀次平滑處理⽰意圖平滑處理後的資料將作為整體騎乘狀況的基準點；將預先處理後的 IMU、光點以及胎壓資料分別進⾏平滑處理，所有資料將以 2 秒為單位進⾏平滑，在平滑處理的過程中，由於前⾯ 2 秒內資料不⾜，因此會使⽤原是資料之數值進⾏遞補，⽽出現前 2 秒內資料出現遞增的狀況；將原始資料進⾏平滑處理⽬的為去除騎乘過程中因為技術較差所造成的不必要之晃動或擺動，留下較為穩定的騎乘資料。. ·. 23.

(33) （四）原始資料減平滑後資料. 圖 3-6 變異性運算⽰意圖將原始資料減去平滑處理後資料之結果為騎乘過程中，⾮踩踏或⾞架材料所產⽣的晃動，同時也⼤代表騎乘過程中的變異性，變異程度越⼤即代表在騎乘時晃動或擺動程度越⼤。（五）第⼆次翻正處理. 圖 3-7 第⼆次翻正⽰意圖本研究將計算騎乘過程中的位移、加速度、⾓速度與胎壓變化的總量，因此透過絕對值的⽅式進⾏第⼆次翻正處理，將原始資料減去平滑處理後資料⼩於零的數值翻正，以利計算各項數據整體變異量。. ·. 24.

(34) （六）整體平均計算第⼆次翻正處理後資料的整體平均數；本研究將判斷整體騎乘狀況，因此採⽤整體平均的⽅式進⾏最終處理。. 第五節. 統計方法. 使⽤ SPSS 23.0 軟體，陀螺儀與加速規的 X、Y 軸以及胎壓變化資料進⾏⼆因⼦變異數分析 (2-Way ANOVA)，⽐較選⼿與⾮選⼿在室內及室外騎乘時的差異；⽽室內紅外線攝影機拍攝之反光點 Y 軸左右⽅向位移資料則採⽤單因⼦獨⽴樣本數 T 檢定分析 (T-test) ⽐較選⼿與⾮選⼿間是否有差異，且將兩種統計⽅法之顯著⽔準定為 α≤.05。. ·. 25.

(35) 第肆章. 結果. 第一節不同層級騎乘者原始資料. 圖 4-1 選⼿、⾮選⼿原始資料⽰意圖圖 4-1 為選⼿與⾮選⼿在室內開放式滾筒訓練台騎乘(90rpm)之各項參數原始資料，由於 90rpm 為選⼿與⾮選⼿間差異最⼤且在統計上達顯著差異的踩踏頻率，因此使⽤ 90rpm 資料作為參考⽰意圖。從原始資料的圖中可以得到以下資訊，⼀，選⼿在騎乘的過程中整體⼈⾞系統的左右擺動程度較低；⼆，選⼿在騎乘的過程中，. ·. 26.

(36) 左右擺動較少且較為穩定，變異性⽐⾮選⼿⼩。事後演算法將針對選⼿與⾮選⼿資料進⾏分析，且進⾏統計分析⽐較選⼿與⾮選⼿間的差異性。. 第二節不同層級騎乘者紅外線攝影機之反光點 Y 軸左右位移紅外線攝影機之反光點左右⽅向(Y 軸)位移，表⽰騎乘者室內開放式滾筒訓練台騎乘時⼈⾞系統的晃動與在滾筒訓練台上的左右滑動；經過統計⽐較後，從圖 42 可以得知，在四種踩踏頻率下，只有在最低踏頻(70rpm)時，選⼿與⾮選⼿達到顯著差異(p = .001 < .05)，其餘踏頻並未達顯著⽔準。表 4-1 選手與非選手在室內騎乘之反光點 Y 軸之晃動指標反光點 Y 軸 70rpm 80rpm 90rpm 100rpm. 選⼿. ⾮選⼿. 13.23 ± 9.89* 13.92 ± 10.89 13.52 ± 10.34 14.26 ± 10.67. 17.16 ± 13.50 15.84 ± 11.88 15.98 ± 11.96 16.65 ± 12.55. 註：＊表示選手與非選手有達到顯著差異. ·. 27.

(37) 圖 4-2 選手與非選手在室內騎乘之反光點 Y 軸之晃動指標註：＊表示選手與非選手有達顯著差異. 第三節陀螺儀各個軸向(X、Y 軸)不同層級騎乘者在不同環境間差異（⼀）陀螺儀左右⽅向擺動 (X 軸) 陀螺儀 X 軸表⽰騎乘過程中，騎乘者左右⽅向擺動的⾓速度；經過統計⽐較後，從圖 4-2 可以看出在四種踩踏頻率下，選⼿與⾮選⼿在室內開放式滾筒訓練台騎乘結果皆達到顯著差異，且選⼿在不同騎乘環境騎乘結果也達顯著差異。表 4-1 為陀螺儀左右擺動(X 軸)選⼿與⾮選⼿在不同騎乘環境中四種踩踏頻率數值。表 4-2 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 X 軸晃動指標室內陀螺儀 X 軸選⼿ 1.88 ± 1.4＊＃ 1.89 ± 1.5＊＃ 2.02 ± 1.5＊＃＊＃ 100rpm 2.00 ± 1.5 70rpm 80rpm 90rpm. 室外陀螺儀 X 軸. ⾮選⼿. 選⼿. ⾮選⼿. 2.80 ± 2.3＊ 2.83 ± 2.2＊ 3.13 ± 2.4＊ 3.55 ± 2.7＊. 2.26 ± 1.6＃ 2.43 ± 1.8＃ 2.76 ± 2.0＃ 2.93 ± 2.0＃. 2.45 ± 1.8 2.64 ± 1.9 2.82 ± 2.1 3.32 ± 2.3. 註：＊表示在室內騎乘時，選手與非選手間達到顯著差異、#表⽰選⼿在室內與室外騎乘間達到顯著差異. ·. 28.

(38) 圖 4-3 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 X 軸晃動指標註：＊表示在室內環境下選手與非選手達顯著差異、＃表示選手在室內與室外間達顯著差異. 1. 70rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 9.516，p = .009 < .05)。進⾏單純主要效果檢定，選⼿在室內室外間達顯著差異 (p = .041 < .05)，室外顯著⾼於室內環境，⾮選⼿室內與室外間未達顯著差異 (p = .058 > .05)。進⾏事後⽐較，在室內環境下，選⼿與⾮選⼿間達顯著差異 (p = .001 < .05) ⾮選⼿顯著⾼於選⼿，在室外⽅⾯兩者未達顯著差異 (p = .323 > .05)。 2. 80rpm. ·. 29.

(39) 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 7.947，p = .015 < .05)。進⾏單純主要效果檢定，選⼿在室內室外間達顯著差異 (p = .018 < .05)，室外顯著⾼於室內環境，⾮選⼿室內與室外間未達顯著差異 (p = .277 > .05) 。進⾏事後⽐較，在室內環境下，選⼿與⾮選⼿間達顯著差異 (p = .001 < .05) ⾮選⼿顯著⾼於選⼿，在室外⽅⾯兩者未達顯著差異 (p = .213 > .05)。 3. 90rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 8.054，p = .015 < .05)。進⾏單純主要效果檢定，選⼿在室內室外間達顯著差異 (p = .021 < .05)，室外顯著⾼於室內環境，⾮選⼿室內與室外間未達顯著差異 (p = .244 > .05) 。進⾏事後⽐較，在室內環境下，選⼿與⾮選⼿間達顯著差異 (p = .004 < .05) ⾮選⼿顯著⾼於選⼿，在室外⽅⾯兩者未達顯著差異 (p = .228 > .05)。 4. 100rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 6.847，p = .023 < .05)。進⾏單純主要效果檢定，選⼿在室內室外間達顯著差異 (p = .017 < .05)，室外顯著⾼於室內環境，⾮選⼿室內與室外間未達顯著差異 (p = .440 > .05) 。進⾏事後⽐較，在室內環境下，選⼿與⾮選. ·. 30.

(40) ⼿間達顯著差異 (p = .004 < .05) ⾮選⼿顯著⾼於選⼿，在室外⽅⾯兩者未達顯著差異 (p = .117 > .05)。. （⼆）陀螺儀前後⽅向擺動(Y 軸) 陀螺儀 Y 軸表⽰騎乘過程中，騎乘者前後⽅向擺動的⾓速度；經過統計⽐較後，從圖 4-3 可以看出在四種踩踏頻率下，在不同騎乘環境間，選⼿與⾮選⼿皆未達顯著異；選⼿在室內與室外騎乘達顯著差異，⾮選⼿在室內與室外騎乘也達顯著差異。表 4-2 為陀螺儀前後擺動(Y 軸)選⼿與⾮選⼿在不同騎乘環境中四種踩踏頻率數值。表 4-3 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 Y 軸晃動指標室內陀螺儀 Y 軸 70rpm 80rpm 90rpm 100rpm. 室外陀螺儀 Y 軸. 選⼿. ⾮選⼿. 選⼿. ⾮選⼿. 0.49 ± 0.4* 0.54 ± 0.4* 0.61 ± 0.5* 0.60 ± 0.5*. 0.60 ± 0.5# 0.63 ± 0.5# 0.74 ± 0.6# 0.88 ± 0.7#. 1.36 ± 1.4* 1.53 ± 1.5* 1.66 ± 1.5* 1.80 ± 1.7*. 1.49 ± 1.5# 1.57 ± 1.5# 1.74 ± 1.7# 1.81 ± 1.7#. 註：＊表⽰選⼿在室內與室外騎乘達到顯著差異、＃表⽰⾮選⼿在室內與室外騎乘達到顯著差異. ·. 31.

(41) 圖 4-4 選手與非選手在室內室外間騎乘之陀螺儀 Y 軸晃動指標註：＊表示選手在室內與室外間達顯著差異、＃表示非選手在室內與室外間達顯著差異 1. 70rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 0.008，p = .930 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .052 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後⽐較結果得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。 2. 80rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 0.003，p = .594 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .308 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。. ·. 32.

(42) 3. 90rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 0.259，p = .620 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .09 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。 4. 100rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 2.902，p = .114 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .10 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。. 第四節加速規各個軸向(X、Y 軸)不同層級騎乘者在不同環境間差異（⼀）加速規前後⽅向加速度(X 軸) 加速規 X 軸表⽰騎乘過程中，騎乘者前後⽅向晃動的加速度；經過統計⽐較後，從圖 4-4 可以看出在四種踩踏頻率下，不同騎乘環境間，選⼿與⾮選⼿皆未達顯著差異；選⼿在室內與室外騎乘達顯著差異，⾮選⼿在室內與室外騎乘也達顯著差異。表 4-3 為加速規前後晃動(X 軸)選⼿與⾮選⼿在不同騎乘環境中四種踩踏頻率數值。. ·. 33.

(43) 表 4-4 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 X 軸晃動指標. 70rpm 80rpm 90rpm 100rpm. 室內加速規 X 軸. 室外加速規Ｘ軸. 選⼿. ⾮選⼿. 選⼿. ⾮選⼿. 0.05 ± 0.04* 0.06 ± 0.05* 0.08 ± 0.06* 0.09 ± 0.06*. 0.04 ± 0.03# 0.04 ± 0.04# 0.08 ± 0.06# 0.08 ± 0.06#. 0.12 ± 0.11* 0.15 ± 0.12* 0.16 ± 0.13* 0.19 ± 0.14*. 0.14 ± 0.12# 0.16 ± 0.14# 0.18 ± 0.15# 0.20 ± 0.16#. 註：＊表示選手在室內與室外騎乘達到顯著差異、#表⽰⾮選⼿在室內與室外騎乘達到顯著差. 圖 4-5 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 X 軸晃動指標註：＊表示選手在室內與室外間達顯著差異、＃表示非選手在室內與室外間達顯著差異 1. 70rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 5.850，p = .062 < .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級. ·. 34.

(44) 騎乘者間未達顯著差異 (p = .328 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。 2. 80rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 3.133，p = .102 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .485 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。 3. 90rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 2.120，p = .171 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .461 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。 4. 100rpm 由⼆因⼦混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作⽤未達顯著⽔準 (F0.95(1,12) = 2.597，p = .133 > .05)。進⾏主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .478 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果⽐較得知，室外騎乘顯著⾼於室內騎乘。（⼀）加速規左右⽅向加速度(Y 軸). ·. 35.

(45) 加速規 Y 軸表⽰騎乘過程中，騎乘者左右⽅向晃動的加速度；經過統計⽐較後，從圖 4-5 可以看出在四種踩踏頻率下，在不同騎乘環境間，選⼿與⾮選⼿皆未達顯著差異；選⼿在室內與室外騎乘達顯著差異，⾮選⼿在室內與室外騎乘也達顯著差異。表 4-4 為加速規前後晃動(X 軸)選⼿與⾮選⼿在不同騎乘環境中四種踩踏頻率數值。表 4-5 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 Y 軸晃動指標室內加速規 Y 軸 70rpm 80rpm 90rpm 100rpm. 室外加速規 Y 軸. 選⼿. ⾮選. 選⼿. ⾮選. 0.03 ± 0.02* 0.04 ± 0.03* 0.04 ± 0.03* 0.05 ± 0.03*. 0.04 ± 0.04# 0.05 ± 0.04# 0.05 ± 0.04# 0.06 ± 0.04#. 0.05 ± 0.05* 0.06 ± 0.06* 0.07 ± 0.07* 0.09 ± 0.09*. 0.06 ± 0.06# 0.07 ± 0.06# 0.08 ± 0.07# 0.09 ± 0.08#. 註：＊表示選手室內室外有顯著差異、#表⽰⾮選⼿室內室外有顯著差. 圖 4-6 選手與非選手在室內室外間騎乘之加速規 Y 軸晃動指標. ·. 36.

(46) 註：＊表示選手在室內與室外間達顯著差異、＃表示非選手在室內與室外間達顯著差異 1. 70rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 1.167，p = .301 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .052 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果比較得知，室外騎乘顯著高於室內騎乘。 2. 80rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 0.491，p = .497 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .197 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果比較得知，室外騎乘顯著高於室內騎乘。 3. 90rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 1.260，p = .284 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .108 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果比較得知，室外騎乘顯著高於室內騎乘。 4. 100rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作. 用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 2.757，p = .123 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間未達顯著差異 (p = .198 > .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果比較得知，室外騎乘顯著高於室內騎乘。. ·. 37.

(47) 第五節胎壓變化不同層級騎乘者在不同環境間差異胎壓變化表⽰騎乘過程中，騎乘者在騎乘過程中⼈⾞系統整體的晃動；經過統計⽐較後，可以看出在四種踩踏頻率下，不同層級騎乘者間有達到顯著差異，⾮選⼿顯著⾼於選⼿；且室內室外也達到顯著差異，室外顯著⾼於室內。表 4-6 為胎壓變化選⼿與⾮選⼿在不同騎乘環境中四種踩踏頻率數值。表 4-6 選手與非選手在室內室外間騎乘之胎壓變化晃動指標踏頻. 選手. 非選手. 室內. 4.67 ± 4.45*. 14.68 ± 15.64*. 室外. 14.10 ± 21.30*. 15.06 ± 15.97*. 室內. 14.10 ± 21.30*. 15.06 ± 15.97*. 室外. 11.58 ± 14.13*. 12.47 ± 12.90*. 室內. 5.19 ± 4.44*. 11.39 ± 9.36*. 室外. 14.00 ± 17.71*. 14.22 ± 13.07*. 室內. 5.47 ± 4.58*. 14.49 ± 11.12*. 室外. 15.16 ± 16.29*. 22.61 ± 25.11*. (rpm) #. 70. #. 80. #. 90. #. 100. 註：＊表示選手非選手有顯著差異、#表⽰室內室外有顯著差 1. 70rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 4.125，p = .065 > .05)。進行主要效果檢定，不同層. ·. 38.

(48) 級騎乘者間達顯著差異 (p = .016 < .05)；不同環境間達顯著差異 (p = .001 < .05)，經事後結果比較得知，非選手顯著高於選手，室外顯著高於室內。 2. 80rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 1.891，p = .194 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間達顯著差異 (p = .033 < .05)；不同環境間也達顯著差異 (p = .001 < .05)。經事後比較結果得知，非選手顯著高於選手，室外顯著高於室內。 3. 90rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 4.593，p = .053 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間達顯著差異 (p = .008 < .05)；不同環境間也達顯著差異 (p = .001 < .05)。經事後比較結果得知，非選手顯著高於選手，室外顯著高於室內。 4. 100rpm 由二因子混合設計統計結果得知，不同層級騎乘者在室內與室外騎乘交互作用未達顯著水準 (F0.95(1,12) = 4.183，p = .650 > .05)。進行主要效果檢定，不同層級騎乘者間達顯著差異 (p = .032 < .05)；不同環境間也達顯著差異 (p = .001 < .05)。經事後比較結果得知，非選手顯著高於選手，室外顯著高於室內。. ·. 39.

(49) 第伍章. 討論與結論. 由本研究結果得知，選⼿與⾮選⼿在室內開放式滾筒訓練台騎乘結果，紅外線攝影機所拍攝到黏貼於⾃⾏⾞架上之反光點橫向位移量、慣性感測器的⾓速度、加速度以及胎壓變化的趨勢⼀致，⽽在室外⼀般道路騎乘之慣性感測器⾓速度、加速度與胎壓變化三者趨勢與室內開放式滾筒訓練台⼀致；因此慣性感測器與胎壓變化可以反應出騎乘時的晃動程度；且選⼿的數值也⼩於⾮選⼿，這樣的結果也說明了騎乘時的晃動程度是可以判斷騎乘者的騎乘技術。在室內環境中，紅外線攝影機所拍攝到的左右⽅向位移(Y ⽅向)、陀螺儀左右⽅向(X 軸)⾓速度、加速規左右⽅向(Y 軸)加速度以及胎壓變化，皆可以看出選⼿有較低的位移量與⼈⾞系統的左右擺動及加速度；雖然加速規前後⽅向(X 軸)雖然選⼿數值較⼤，這樣的結果可能與室內滾筒訓練台騎乘特性有關。在室外環境中，雖然在陀螺儀左右⽅向(X 軸)、前後⽅向(Y 軸)⾓速度與加速規左右⽅向(Y 軸)、前後⽅向(X 軸)加速度以及胎壓變化，選⼿與⾮選⼿間差異縮⼩，但選⼿數值仍然低於⾮選⼿；造成這樣結果的主要原因可能為，室內滾筒訓練台對於騎乘者的技術要求較⾼，相對於室內滾筒訓練台有限的騎乘範圍，室外道路較為寬廣因此騎乘難度較低，⽽縮⼩選⼿與⾮選⼿間的差距；但在室外環境中選⼿與⾮選⼿的數值皆有增加的趨勢，出現這樣的結果可能與室外路⾯⼲擾有關。以下將針對整體騎乘數據趨勢以及各項參數與可能影響參數的原因進⾏詳細討論。. ·. 40.

(50) 第一節. 晃動程度可以用於判斷騎乘技術. 以往對⾃⾏⾞騎乘技術的評估主要利⽤踩踏過程中的有效⼒⼤⼩ (Rossato, Bini, Carpes, Diefenthaeler, & Moro, 2008b)，或透過踩踏過程中下肢肌電訊號的活化時序 (Chapman, Vicenzino, Blanch, & Hodges, 2008)作為判斷依據，雖然這樣的評估⽅法可以最直接看出騎乘者的踩踏效率，但以單⼀參數進⾏判斷仍然較缺乏全⾯性；「晃動」則是⼀項綜合的參數，其中也包含了踩踏⼒量與騎乘者⾃⾝技術，同時先前⽂獻也證實層級較⾼的選⼿騎乘時晃動較低 (Cain et al., 2016)，所以晃動也可能是⼀項判斷騎乘技術的指標。因此本次研究以騎乘⾃⾏⾞經驗將受試者分成兩組，⼀組為選⼿組另⼀組為⾮選⼿組；從實驗結果得知，在室內陀螺儀、加速規、胎壓變化以及紅外線攝影機左右晃動與位移數據，選⼿晃動指標皆⼩於⾮選⼿；⽽在室外騎乘⽅⾯，陀螺儀⾓速度、加速規加速度與胎壓變化雖然趨勢與室內環境不完全相同，但選⼿的各項晃動指標仍然⼩於⾮選⼿；從這樣的結果可以得知，騎乘技術較佳者，在騎乘過程中⼈⾞系統的晃動程度較低，這樣的趨勢與先前的研究結果相符；因此無論在室內或室外環境下，晃動程度是可以反應出騎乘者的騎乘技術。同時在另⼀篇研究中提到，選⼿在提⾼踩踏⼒量的過程中，除了下肢提⾼⼒量輸出外，⼈⾞系統整體的晃動程度也會隨之提⾼，因此上半⾝也會配合下肢踩踏節奏對把⼿施加提拉的作⽤⼒ (Costes et al., 2015)，⼀⽅⾯是為了透過上肢拉的⼒量. ·. 41.

(51) 增加整體下踩的作⽤⼒，另⼀⽅⾯是也為了平衡提⾼踩踏時所造成的左右晃動。在本次研究為了凸顯騎乘技術的影響，因此採⽤四種踩踏頻率(70、80、90、100 rpm)；⽽實驗結果結果發現，在室內滾筒訓練台騎乘時，選⼿在四種踩踏頻率下，陀螺儀左右⽅向(X 軸)⾓速度、胎壓變化及紅外線攝影機之反光點左右⽅向(Y ⽅向)位移量，並沒有明顯不同，說明了選⼿可以透過騎乘技術降低晃動程度；但加速規前後⽅向(X 軸)加速度卻隨著踩踏頻率提⾼⽽增加，代表踩踏⼒量會隨著踩踏頻率增加⽽提⾼；在⾮選⼿⽅⾯，紅外線攝影機之反光點左右⽅向(Y ⽅向)位移量、陀螺儀左右⽅向(X 軸)⾓速度、加速規前後⽅向(X 軸)加速度數值以及胎壓變化皆有增加的趨勢，表⽰⾮選⼿無法透過⾃⾝技術減少騎乘時的晃動程度；在室外⽅⾯，踩踏⼒量選⼿及⾮選⼿的趨勢與室內相同，但在選⼿的部分，雖然晃動的程度相較室內有所提⾼，每個踩踏頻率的晃動仍然低於⾮選⼿。這樣的結果也證實，不論是選⼿或⾮選⼿在提⾼踩踏頻率的同時，踩踏⼒量也會有所提升 (Strutzenberger et al., 2014)，但相較於⾮選⼿，選⼿在踩踏頻率與⼒量提⾼的同時，左右⽅向位移量與晃動並沒有明顯增加，證明了不論騎乘的環境，選⼿都可以利⽤⾃⾝技術減少⼈⾞系統的晃動程度，以維持騎乘過程的穩定；同時也驗證了先前研究的結果，未經過訓練的騎乘者在提⾼踩踏頻率時，晃動程度也會隨之提⾼，⽽增加騎乘難度 (Candotti et al., 2007)。. ·. 42.

(52) 第⼆節. 反光點左右⽅向(Y 軸)位移不同層級騎乘者間差異. 紅外線攝影機所拍攝到反光點 Y 軸資料，代表騎乘過程中左右⽅向晃動以及在滾通訓練台上左右⽅向的滑動，同時也作為室內晃動指標的校標。在四種踩踏頻率間，選⼿數值皆⼩於⾮選⼿，但只有在最低踏頻(70 rpm)時選⼿與⾮選⼿達到顯著差異，選⼿顯著⼩於⾮選⼿；出現這樣的結果可能因為在相同的⿒輪⽐(39/17)下，踩踏頻率 70 rpm 時輪組轉動較慢速度也較慢，因此在滾筒上較難維持平衡 (Bulsink et al., 2016)，且除了⼈⾞系統的左右晃動外，還包含了整體⼈⾞系統在滾筒訓練台上的滑動，所以在踩踏頻率為 70 rpm 時⾮選⼿出現最⼤值，並且與選⼿數值達到顯著差異。從整體四種踩踏頻率來看，選⼿的數值並沒有隨著踏頻的提升⽽出現明顯的增加，但⾮選⼿數值卻有隨著踏頻增加⽽提⾼的趨勢，驗證了先前研究的結果，較⾼的踩踏頻率會伴隨著較⼤的晃動程度 (Macintosh et al., 2000; Strutzenberger et al., 2014)；⽽選⼿四種踏頻在開放式滾筒訓練台騎乘的數值並沒有明顯不同，尤其是在踩踏頻率 70rpm 時，在最慢的踩踏頻率時選⼿數值也沒有明顯提⾼，說明了選⼿可以透過騎乘技術在滾筒訓練台上保持平衡，同時也證實了先前的研究結果，技術較佳的騎乘者，在騎乘的過程中會有較⼩的的晃動程度 (Cain et al., 2016)。. ·. 43.

(53) 第三節. 陀螺儀 X、Y 軸不同層級騎乘者在不同環境間差異. （⼀）陀螺儀 X 軸陀螺儀 X 軸⽅向與⾃⾏⾞前進⽅向平⾏，表⽰騎乘時左右⽅向的擺動；由同統計結果發現，選⼿與⾮選⼿間在四種不同踩踏頻率皆出現交互作⽤，⾮選⼿顯著⾼於選⼿；這樣的結果說明了，在室內開放式滾筒訓練台，選⼿在騎乘的過程中，⼈⾞系統整體晃動程度皆⼩於⾮選⼿；⽽選⼿趨勢與⾮選⼿不同，選⼿的數值在四種踩踏頻率下並沒有明顯變化，但⾮選⼿數值則是隨著踏頻增加⽽提⾼，這樣的趨勢驗證了先前研究的結果，由於開放式滾筒訓練台騎乘難度較⾼，騎乘者需要具備更為優異的騎乘技術以維持⼈⾞系統在滾筒訓練台上的平衡與整體的穩定性 (Ates & Cetin, 2017)；因為在滾筒訓練台上騎乘時，滾筒只有五⼗公分的寬度，換句話說騎乘者必須將⾃⾏⾞控制在有限的範圍內，同時必須保持⼀定的踩踏頻率以維持⾞輪與滾筒間轉動的順暢度，這樣的騎乘條件也增加了騎乘滾筒訓練台的困難。選⼿與⾮選⼿在室外⼀般道路騎乘並未達到顯著差異，雖然選⼿數值仍然⼩於⾮選⼿，但變化趨勢與⾮選⼿相同，皆隨著踩踏頻率的提⾼⽽增加，這樣的結果可能是因為騎乘者不需要顧慮騎乘過程⾃⾏⾞會滑出滾筒或輪胎壓到轉軸導致滾筒無法轉動等狀況，且⼾外騎乘時道路寬度遠⼤於滾筒的寬度，⽽降低騎乘者的⼼理壓⼒。從選⼿與⾮選⼿在室內室外間的差異可以推論出，在騎乘滾筒訓練台時，. ·. 44.

(54) 騎乘者需要特別控制⼈⾞系統的穩定性 (Tseh, Devlin, Milleson, & Barreira, 2017)，⼾外騎乘時則不需要額外注意騎乘的穩定；⽽⾮選⼿的數值，室內、室外並沒有明顯差異，這樣的結果說明，⾮選⼿不論是在室內或者室外的環境下，⼈⾞系統整體皆出現較⼤的晃動，也驗證了先前研究騎乘技術較佳者會利⽤上半⾝與核⼼肌群以穩定整體的騎乘狀態 (Costes et al., 2015)。選⼿在室內開放式滾筒訓練台與室外⼀般道路騎乘間出現顯著差異，這樣的結果可能與選⼿在室內騎乘時，選⼿必須額外控制⼈⾞系統整體的穩定性，但由於室外⼀般道路並沒有如同滾筒訓練台有範圍的限制，因此選⼿在室外騎乘時並不需要付出額外努⼒以控制⼈⾞系統穩定性，因此造成室外騎乘的數值提⾼；⾮選⼿在室內開放式滾筒訓練台與室外⼀般道路騎乘並沒有達到顯著差異，這樣的結果可能與⾮選⼿室內開放式滾筒訓練台騎乘時無法透過騎乘技術降低晃動程度，因此相較於選⼿，⾮選⼿在⼾外⼀般道路騎乘時數值提⾼程度較低，所以造成⾮選⼿在室內與室外並沒有達到顯著差異。（⼆）陀螺儀 Y 軸陀螺儀 Y 軸與⾃⾏⾞前進⽅向垂直，因此量測的數值為騎乘過程中前後⽅向的擺動；由統計結果顯⽰，陀螺儀 Y 軸並沒有出現交互作⽤發⽣，選⼿與⾮選⼿間並沒有達到顯著差異，⽽在騎乘的過程中，雙⼿抓握把⼿與臀部坐在坐墊上，這兩項因素都會降低騎乘時前後⽅向的擺動，⽽且因為⾃⾏⾞騎乘時的姿勢與⾏進. ·. 45.