第一章 緒論
本研究希望提供一個容易使用、功能強大的輸入裝置，以減少肢體障礙者在 使用電腦上的困擾。本輸入裝置是讓使用者利用觸碰螢幕的方法作為輸入的方 式，並且可以取代滑鼠的部份功能，讓使用者可以利用本輸入裝置直接開啟 Windows 電腦系統上的各項物件。本研究的另一個目標則是開發一套編輯系統，
讓使用者自行編輯、配置所需的盤面，並且可以放到本輸入裝置上執行，期望達 到每個使用者的需求。而本輸入裝置為了提供更強大的功能，將在嵌入式系統上 進行發展。
1.1 研究背景與動機
近幾年來,由於電腦科技的不斷發展以及網際網路的普及化，使得社會處於急 遽蛻變的環境中，電腦的應用也由科技產業、學術領域擴展至各行各業，再加上 政府各單位的推展，減少數位落差，使得各行各業都普遍的採用電腦來提高工作 效率以及生產產能。
隨著軟體的快速發展，網際網路的應用已經不是只有以前的純文字模式，
如：bbs、ftp。現今網際網路已經發展成全球資訊網 (WWW)，WWW 的英文全 名是 World Wide Web，若照字面翻譯是：像全球一樣遼闊的網路。而一般則被稱 為：全球資訊網。WWW 不僅可以提供文字、影像、多媒體聲光效果的線上展示，
又可以讓網頁設計者製作各種超鏈結按鈕連到相關的資料位置，進而提供一般文 字模式無法達到的整合效果；同時還可以提供線上表單、討論區，讓使用者在網 路上可以進行雙向的交流；最後更能整合各種網路資源，讓使用者可以獲取所需 資料。
因此，電腦跟網路在現今的生活裡已經是不可或缺的工具。就以我的生活上 來舉例吧：在課程上有問題就可以利用電腦，到網路上搜尋相關的資料、獲取正 確的知識；作業的研究報告也可以利用電腦裡的 word 來做編輯，甚至可以利用 電腦來畫圖、聽音樂、看電影…等等。
就在電腦跟網路影響生活這麼巨大的同時，必須注意的是，現今的電腦都是 為一般使用者所設計，使用者必須具備基本的手部動作控制能力，並且利用對應 的輸入裝置，才能輸入指令，完成指定的工作。但是，肢體障礙者往往缺乏手部 動作控制能力，以致用不能用一般的輸入裝置完成輸入動作，這對肢體障礙者在 資訊的取得及使用無疑是雪上加霜，而且更增加了與一般使用者的資訊落差。所 以本研究的對象將針對肢體障礙者，設計符合的輸入裝置，讓肢體障礙者也可以 享受使用電腦的方便性。
首先，必須了解什麼是輸入裝置，簡單來說輸入裝置就是將使用者的意思傳 達到指定物品的溝通裝置，例如：汽車的輸入裝置是方向盤、門鎖的輸入裝置是 鑰匙。而電腦的輸入裝置，廣泛定義則是指使用者得以操作電腦完成特定動作的 硬體設備，不管是以前的穿孔打卡輸入，或者是現今一般人使用的鍵盤、滑鼠輸 入，這些全部都是輸入裝置的一種。然而，隨著科技的進步，更衍生出許多改變 鍵盤使用狀態和使用方式的產品。例如：可摺疊式鍵盤，觸碰螢幕式鍵盤，光學 投射鍵盤…等等。但是這些產品都有一個共通點，那就是這些產品都是電腦的輸 入裝置。
接著必須了解怎樣的人是肢體障礙者[1]？肢體障礙者在使用電腦時又有哪 方面的障礙呢？肢體障礙者常常是一個被忽略的族群，但是根據九十五年第七週
萬人或增 3.2％；領有手冊之身心障礙人口占總人口比率 4.1％，呈逐年上升趨勢，
十年來已提升 2.3 個百分點。而身心障礙人口以肢體障礙者占 41.4％最多，若與 93 年底比較，以肢體障礙者增加 7,815 人最多。因此，可以清楚的知道，其實肢 體障礙者在現今社會中是佔有一定比例的[1]。
顧名思義，肢體障礙是一種肢體不自由的現象，而其定義則是：由於發育遲 緩，中樞或周圍神經系統發生病變，外傷或其他先天或後天性骨骼肌肉系統之缺 損或疾病而形成肢體障礙致無法或難以修復者，進而造成不同的動作能力喪失。
肢體障礙者又可細分為上肢肢體障礙、下之肢體障礙以及軀幹肢體障礙。其障礙 程度如表 1-1 所示[2]。
表 1-1 肢體障礙程度分類
等級 障礙程度
重度 1. 兩上肢或下肢之機能全廢者。
2. 兩上肢由腕關節以上欠缺者。
3. 兩下肢自大腿二分之一以上欠缺者。
4. 因軀幹之機能障礙而無法坐立者。
中度 1. 兩上肢或下肢機能顯著障礙者。
2. 一上肢機或下肢能全廢者。
3. 兩上肢大拇指及食指欠缺或機能全廢者。
4. 一上肢的上臂二分之一以上欠缺者。
5. 兩下肢自踝關節以上欠缺者。
6. 一下肢自膝關節以上欠缺者。
7. 因軀幹之機能障礙而致站立困難者。
輕度 1. 一上肢或下肢機能顯著障礙者。
2. 上肢的肩關節或肘關節、腕關節其中任何一 關節機能全廢者，或有顯著障礙者。
3. 一上肢的拇指及食指欠缺或機能全廢者，或 有顯著障礙者。
4. 一上肢三指欠缺或機能全廢或顯著障礙，其 中包括拇指或食指者。
5. 兩上肢拇指機能有顯著障礙者。
6. 一下肢自踝關節以上欠缺者。
7. 兩下肢的全部腳趾欠缺或機能全廢者。
8. 一下肢的股關節或膝關節的機能全廢或者 顯著障礙者。
9. 一下肢與健全側比較時短少五公分以上或 十五分之一以上者。
10. 因軀幹之機能障礙而致步行困難者。
由以上的敘述得知，肢體障礙者在一般動作的執行上就會遭遇困難，更不用 說操作電腦了。當肢體障礙者在使用電腦時，若採用一般的鍵盤、滑鼠當作輸入 裝置將會遇到一些困難，因為這兩種輸入裝置都是為一般人所設計，當肢體障礙 者在使用這些輸入裝置時，若缺乏某些動作能力，將無法進行操作，主要受到的 限制有二種情形：
(2). 在操作鍵盤時，對許多上肢功能受限制的肢體障礙者，無法同時按住 兩個以上的按鍵。
科技運用在一般人身上，可以增加其生活上的便利性，若將科技運用到這 些肢體障礙者身上呢？一樣可以帶給肢體障礙者方便，彌補肢體障礙者部份的 缺憾，幫助他們打開一扇窗，通往人生的大道。因此本研究將針對肢體障礙者，
以實用性為優先考量，研發相關的輸入裝置。
1.2 研究目的
本研究的目的在於發展一套替代性的輸入裝置來取代傳統的輸入裝置。由於 肢體障礙者在使用一般傳統的輸入裝置將產生許多的不便，有鑑於此，本研究將 針對一般輸入裝置的缺失作改善，提供肢體障礙者一個方便使用、功能強大的替 代性輸入裝置。簡單、直覺的輸入方式是本研究所追求的。故本研究將不採用鍵 盤上的複合鍵，並採用圖片表示按鍵的功能。所有的動作皆要可以觸碰一個按鍵 (one touch) 就可以完成，甚至要取代部分滑鼠才能做到的功能，讓肢體障礙者也 可以順利的操作電腦。
1.3 研究方法與步驟
本研究的方法主要有三個部份：
(1). 個案分析 (2). 硬體選擇 (3). 軟體整合
在本研究之前，本實驗室也有發展相關的輸入裝置[3][4][5]，「替代性輸入
裝置，其主要功用是取代鍵盤與滑鼠，方便肢體障礙者操作電腦，此輸入裝置是 利用觸控式面板來製作，並且使用 8051 微控制器作為設計基礎。使用者只需透 過觸碰面板就可以完成輸入的動作，甚至可以利用此輸入裝置模擬滑鼠的功用，
簡化使用者的輸入步驟。
而本實驗室也接觸過幾位肢體障礙者，並選定幾位有在使用電腦的肢體障礙 者當做個案測試，其障礙程度皆為輕度肢體障礙或是中度肢體障礙，讓這些使用 者利用家漢學長研發的系統當做輸入裝置；其測試分析的方法[6]如圖 1-1 所示：
圖 1-1 測試分析架構圖
經由這些使用者的實際使用後，使用者大多給予贊同及鼓勵，同時也提供一 些建議及需求，例如：盤面是否可以更改大小？盤面是否可以提供彩色的頁面？
按鍵是否可以自行排列？因此本研究除了原本的設計理念，將藉由實際的使用情 形，整合並開發新的輸入裝置，以符合肢體障礙者的需要。
系統，這是一套嶄新的系統，當然也期望利用這套新的系統發展出一套全新的替 代性輸入裝置。主要的研究步驟架構則如圖 1-2 所示。
使用嵌入式系統於替代性輸入裝置之研製
設計適合肢體障礙者之替代性輸入裝置
替代性輸入裝置與編輯系統之整合開發
結論與未來發展
編輯系統 之設計 替代性輸入
裝置之設計
盤面設計與 傳輸設計
模擬盤面與 資料處理 研究題目
研究目的
研究問題
研究設計
研究開發
研究結論
圖 1-2 論文架構圖
1.4 論文內容介紹
本論文的各章節的編排如下：
第一章是緒論，描述研究背景、動機、目的、方法以及步驟。
第二章是文獻探討，探討相關的輸入裝置並討論本輸入裝置的設計理念。
第三章將簡單介紹嵌入式系統以及主要硬體架構。
第四章將介紹本輸入裝置的軟體設計概念與使用方法。
第五章將介紹編輯程式的設計概念與使用方法。
第六章是結論與未來方向，說明本研究之輸入裝置的實用性與未來發展方 向。
另外，為了方便撰寫與比較，本研究在嵌入式系統上發展的替代性輸入裝置 在稍後皆以「本輸入裝置」稱之，而本研究研發的編輯軟體則以「本編輯程式」
稱之。
