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中 華 大 學

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Academic year: 2022

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(1)

中 華 大 學 碩 士 論 文

應用 TRIZ 創新理論改良羽球拍之研究 Application of Systematic Invention TRIZ Theory for the Improvement of Badminton

Rackets

系 所 別:土木工程學系碩士班 學號姓名:E10104001 李 素 珍 指導教授:張 奇 偉 博 士

中 華 民 國 103 年 7 月

(2)

摘 要

現今工商社會競爭激烈,導致現代人身體疲勞或精神壓力,民眾常藉休閒活動調 節身心,依據體委會八十九年度體育統計的調查發現,在各級學校的發展上,羽球社 的數量排名第二。羽球運動既已發展成全民運動,用具也應跟著時代變遷,目前市售 羽球拍針對不同球員型態(攻、防、靈巧、力道等),有多項的改良,但對於球員本 身受限於身體或心理發展的困擾,較沒有因應的球拍發展,因此本研究將透過對現行 球拍的檢視,及 TRIZ 創新理論方式著手改良球拍-以兒童羽球拍為例,期使此項運動 能真的老少咸宜。研究分析兒童使用球拍時因身高、手掌大小、力道不足、經驗、成 熟度等限制,無法正確適當的使用成人羽拍,不但造成自信的打擊且易造成運動傷 害,甚至扼殺對羽球運動的興趣,因此有系統設計出符合成長中兒童適用的球拍,是 值得探討的課題。透過 TRIZ 創新理論所提供之技術矛盾、40 發明原理、物理矛盾、

質-場模型分析與 76 標準解等工具,應用於兒童羽拍之改良,本研究改良創新設計之 理想兒童球拍,球桿具有伸縮性、握把具有輔助握拍功能,以適應成長中的兒童;拍 頭框呈方形以加大甜蜜區,增加擊球準確率;拍頭框材質以鈦合金材料製作、頭框採 翼型截面設計,以減輕重量、增強硬度、降低風阻,配合力道較成人小的兒童使用;

頭框和拍桿連接處,內置奈米凝膠製作之 Y 型接頭,以增強球拍硬度及降低其變形,

提高兒童回擊球速;球拍網線磅數介於 18 磅~20 磅,低磅數網線使球拍反彈力增加,

讓兒童較輕易可擊出較大球速;球拍握把加裝平衡配重物,以調整球拍之平衡點,使 球拍呈現 「頭重」,拍頭因慣性大,會使擊出的球更有力量,解決兒童力道小的問題。

關鍵字:羽球拍、TRIZ創新理論、技術矛盾、物理矛盾、質-場分析

(3)

ABSTRACT

Due to keen competition in the society, people bear a lot of stress and feel tired easily.

Usually, people do exercise for relaxing. According to the findings from the National Sports Council in year 2001, the ranking of badminton club’s number in each school level is number two. Badminton has become a national activity, and its equipment also changes with advances of time. The available badminton rackets on the market are designed for different types of players (offensive, defensive, speedy, powerful). However, it is hardly to find a racket designed for players who have physical or mental development problem.

Hence, this research examines badminton rackets on the market and uses TRIZ theory to improve badminton rackets for children. Research shows that children cannot use badminton racket properly due to the limit of height, the size of palm, lack of power, experience, maturity, etc. Therefore, it is very worth designing rackets systematically for growing children. Through the Technical Contradictions, 40 Inventive Principles, Physical Contradictions, Substance-field Analysis, and 76 Standard Solutions of TRIZ theory, this research focuses on designing and improving badminton rackets for children. The ideal badminton racket for children has flexible racket, and the racket handle has a function of easy gripping to meet the needs of growing children. It is designed for children who have less power by reducing weight, increasing stiffness, and lowering air resistance. The connecting area between the head frame and the racket is a Y shape connector made of nano gel. It increases the stiffness of the racket, reduces the chance of deformation, and increases repulsion speed. The string tension is between 18 to 20 pounds. With lower string tension, it can increase the power of repulsion, and children are easily to hit the shuttlecock in a faster speed. The handle also adds some weight to adjust the balance point of the racket. Therefore, the weight of head will be heavier. Since the head is heavier than other part of the racket, it has bigger inertia. It will make the shuttlecock more powerful, and

(4)

solve the problem that children have less strength.

Keywords: badminton rackets, TRIZ theory, technical contradiction, physical

contradictions , substance-field analysis

(5)

謝誌

此次重回校園拾起書本,不但讓我大開眼界,更體驗了跨領域的學習樂趣,

一路走來雖然艱辛,但卻是一趟滿載而歸的學習旅程。

此篇論文能夠順利完成,首先誠摯的感謝張奇偉教授,在我論文寫作遇到瓶頸 時,像一盞明燈般指引我方向,讓我頓時從迷霧中走出,使得本研究得以順利完成,

兩年來的諄諄教誨,使我獲益匪淺。同時也要感謝系主任吳淵洵教授、李錫霖教授、

許文貴教授,於求學期間的不吝指導,啟發思維,使本論文內容更加完善。

特此致謝,翁榮洲教授與徐增興教授,擔任論文口試委員,並於口試期間不吝 指正,無私地提供學術精闢寶貴意見,使本論文能更趨完善。

本論文的完成亦須感謝情如姊妹的玉美老師,若沒有你的鼓勵我將沒有勇氣踏 出繼續就學的這一步。就學期間同儕的相互扶持及好友的鼓勵、打氣,使我能在工作、

課業與家庭的忙碌中,仍能順利完成研究所課業,其間的點點滴滴都教我銘記在心。

最後,要感謝的是我最親愛的家人,父母的信任、支持,老公的體諒、包容,使 我能無後顧之憂,專心於課業。而兩個年幼孩子們亦表現的懂事、體貼,對媽媽表現 出滿滿的支持。親愛的爸爸、媽媽,老公及孩子們:你們是我前進最大的動力來源,

有了你們的支持與鼓勵,終使我能順利達陣。最後 謹將我的榮耀獻給所有關懷我的 人。祝福大家平安喜樂!

李素珍 2014年6月謹誌

(6)

目錄

中文摘要 ……… i

英文摘要 ……… ii

謝誌……… iv

目錄 ……… v

表目錄 ……… viii

圖目錄 ……… x

第一章 緒論……… 1

1.1 研究背景 ……… 1

1.2 研究動機 ……… 1

1.3 研究目的 ……… 2

1.4 研究架構 ……… 3

第二章 文獻探討……… 4

2.1 羽球運動的發展……… 4

2.1.1 羽球運動的起源………. 4

2.1.2 羽球運動的發展與趨勢………. 4

2.1.3 台灣羽球運動的發展………. 5

2.2 市售羽球拍現況……… 5

2.2.1 球拍本體規格……… 6

2.2.2 材料規格 ……… 6

2.3 相關產品的輔具……….. 8

2.3.1 網球拍發展的趨勢……… 8

2.3.2 高爾夫球桿……….... 9

2.3.3 握把與握筆輔助器……… 9

(7)

2.4 TRIZ創新理論之應用 ……… 10

第三章 基本理論與方法……… 14

3.1 TRIZ創新理論……… 14

3.1.1 39項工程參數、矛盾矩陣與40個發明原則……… 15

3.1.2 質-場分析與76標準解………... 18

3.2 羽球拍設計的基本原理………. 21

3.2.1 球拍位置名稱……… 21

3.2.2 球拍的尺寸………... 21

3.2.3 球拍的外型……… 22

3.2.4 球拍的重量……… 22

3.2.5 球拍的平衡點……… 23

3.2.6 球拍的軟硬……… 24

3.2.7 球拍的扭力……… 24

3.2.8 球拍的接頭……… 24

3.2.9 球拍的截面……… 27

3.2.10 球拍的材料……….. 28

3.2.11 球拍的各項參數……… 29

3.3 正確的握拍法………... 30

3.4 網球拍改良的科技………... 33

第四章 案例探討—羽球拍之改良……… 36

4.1 羽球拍改善因素探討……… 36

4.1.1 拍桿-長度、材質……… 36

4.1.2 拍面-形狀、寬度、材質……… 37

4.1.3 拍柄-粗細、形狀……… 37

4.1.4 球拍重量及平衡……… 38

(8)

4.1.5 拍線材質、張力………. 38

4.2 TRIZ方法應用於羽球拍之改良……… 38

4.2.1 兒童受限身高無法使用標準羽拍做有效回擊的改善策略…… 40

4.2.2 兒童受限手掌大小無法用正確握姿握拍的改善策略………… 49

4.2.3 兒童受限力量攻擊力道薄弱的改善策略……… 60

4.3 分析結果… ……… 66

第五章 結論與建議……… 70

5.1 結論……… 70

5.2 建議……… 71

參考文獻 ……… 72

附錄一 39項工程參數表……… 76

附錄二 矛盾矩陣表……… 79

附錄三 40發明原理及原則……… 85

附錄四 76個標準解……… 90

(9)

表目錄

表2-1 羽球拍的重量及握把尺寸對應表………... 6

表3-1 矛盾矩陣表(部份表格)……… 17

表3-2 常見的物理衝突………... 18

表3-3 分離原理與相對應的發明原理………... 18

表3-4 質-場模型符號含義……….. 20

表3-5 羽球拍材料性能對應表………... 28

表3-6 羽球線性能分析表………... 28

表3-7 球拍參數性能對應表………... 29

表4-1 球拍改善問題與TRIZ方法應用……….. 39

表4-2 羽球拍改善問題轉化成TRIZ問題……..……… 40

表4-3 解決身高受限之球拍改良矛盾參數…………... 41

表4-4 解決身高受限之球拍改善問題對應矛盾矩陣表A……... 41

表4-5 解決身高受限之球拍改善問題對應矛盾矩陣表 B.………... 42

表4-6 解決身高受限之矛盾矩陣對應發明原理.………... 42

表4-7 解決身高受限之球拍改良創新發明原理與應用…... 42

表4-8 時間分離對應創新發明原理……..………. 47

表4-9 轉換到其他系統的分離對應創新發明原理.………... 47

表-10 網球拍長度與年齡對照表……..………. 48

表4-11 羽球拍長度與身高對照表……..……… 48

表4-12 解決無法正確握拍之球拍改良的矛盾參數………... 50

表4-13 解決無法正確握拍之球拍改善問題對應矛盾矩陣表 A……… 50

表4-14 解決無法正確握拍之球拍改善問題對應矛盾矩陣表 B……… 50

表4-15 解決無法正確握拍之盾矩陣對應發明原理………... 51

(10)

表4-16 解決無法正確握拍之球拍改良創新發明原理與應用……….. 51

表4-17 握把尺寸對應表……..………. 53

表4-18 解決力道受限之球拍改良的矛盾參數………... 60

表4-19 解決力道受限之球拍改善問題對應矛盾矩陣表 A……… 61

表4-20 解決力道受限之球拍改善問題對應矛盾矩陣表B……… 61

表4-21 解決力道受限之矛盾矩陣對應發明原理……….. 61

表4-22 解決力道受限之球拍改良創新發明原理與應用……… . 62

表4-23 球拍參數性能對應表………... 64

表4-24 球拍改善特性之說明與做法………... 64

表4-25 創新改善球拍之優缺點比較與可行性評估表 A………... 66

表4-26 創新改善球拍之優缺點比較與可行性評估表 B………... 67

表4-27 創新改善球拍之優缺點比較與可行性評估表C………... 68

(11)

圖目錄

圖1-1 研究目的………... 2

圖1-2 研究架構………... 3

圖2-1 塑膠材質握把布………... 7

圖2-2 毛巾材質握把布……….. 7

圖2-3 下層多加泡棉的塑膠握把布……….. 7

圖3-1 TRIZ理論體系圖 ……… 14

圖3-2 TRIZ的問題解決模式………. 15

圖3-3 TRIZ 矛盾矩陣解決流程圖……… 16

圖3-4 TRIZ技術矛盾解題流程圖……….. 16

圖3-5 TRIZ物理矛盾解題流程圖……….. 17

圖3-6 物-場分析的基本模型………. 19

圖3-7 四大質-場分析模型……….. 19

圖3-8 標準解法系統的一般應用流程………... 20

圖3-9 球拍外形圖………... 21

圖3-10 球拍尺寸圖………... 21

圖3-11 球拍接頭圖示 ……….. 25

圖3-12 羽拍一次成型示意圖……….. 25

圖3-13 羽拍一次成型簡圖……….. 26

圖3-14 羽拍二次成型示意圖………... 26

圖3-15 拍頭框截面圖……….. 27

圖3-16 各式拍框截面圖示……….. 27

圖3-17 球拍參數性能對應圖………... 30

圖3-18 正手握拍圖示(a)(b)……… 31

圖3-19 反手握拍圖示(a)(b)………. 31

圖3-20 其他握拍法(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)…………. 32

(12)

圖3-21 岩纖維材料圖………... 33

圖3-22 能量橋與能量橋示意圖………... 33

圖3-23 雙重材料運用圖示………... 34

圖3-24 奈米凝膠性質模擬圖示(a)(b)(c)………... 34

圖3-25 網線摩擦拍框條模擬圖………... 35

圖3-26 拍框與月眉處呈十字弓狀態圖示………... 35

圖3-27 方形頭拍圖示………... 35

圖4-1 兒童發球情境圖(身高 112 公分)………... 37

圖4-2 兒童發球情境圖(身高120公分)………... 37

圖4-3 TRIZ 之解題模式流程圖……… 39

圖4-4 伸縮羽拍分解示意圖………... 44

圖4-5 大拍面羽拍………... 45

圖4-6 大拍短桿遊戲用拍………... 45

圖4-7 拍頭外形圖示………... 45

圖4-8 TRIZ 物理矛盾解題模式……….. 46

圖4-9 球拍長度自身互相形成矛盾圖示………... 46

圖4-10 羽球拍套裝組示意圖………... 49

圖4-11 握把布條………... 54

圖4-12 雙重材料製握把布條………... 54

圖4-13 握筆練習器……….. 54

圖4-14 正確握拍圖示………... 54

圖4-15 握拍輔助器示意圖………... 55

圖4-16 TRIZ 質-場模型與 76 標準解的解題模式……… 56

圖4-17 兒童手握球拍之物-場分析模型圖……… ……… 56 圖4-18 加入另一物質以改進手掌握住握把的握姿之物-場分析模型圖… 57 圖4-19 加入另一物質「護腕」以改進手掌握住握把之握姿之模擬圖示… 58

(13)

圖4-20 加入另一「物質」及「場」改進手掌握住握把握姿之物-場分析模型圖. 58 圖4-21 運用中介物-羽球協助正確握拍示意圖………. 59 圖4-22 改良之球拍示意圖………... 65 圖4-23 羽球拍創新改良設計圖………... 69

(14)

第一章 緒論

1.1 研究背景

現今工商社會競爭激烈,往往容易導致身體的疲勞和精神上的煩悶,民眾可藉 著休閒活動,舒活筋骨,運動身體;也可以調節情緒,滿足心理上的需求,使身心得 到健康。休閒運動(在餘暇時間裡以輕鬆愉快的心情所進行的身體鍛鍊活動)是人們增 進身體健康、滿足身心享受的一種重要活動形式、也是現在社會中不可或缺的健康生 活方式﹝1﹞。

休閒運動所包含的項目相當多,依據體委會八十九年度體育統計的調查報告可以 發現:羽球在國人最常從事的休閒運動中排名第六(前面排名依序為:慢跑、爬山、

散步、游泳、籃球);在各級學校的發展上,羽球社在各級學校運動社團的數量上排 名第二(排名第一的是籃球社)。「台灣地區民眾運動休閒設施需求研究」中,分析結 果得知,在民眾最常使用的運動設施中,羽球場排名第二﹝2﹞。

民國九十年全國開始全面實施週休二日,國人逐漸重視休閒活動的規畫,羽球是 一項簡易學習,趣味性高且適合全家人共同從事的球類運動,參與者不受天候影響,

即可達到運動健康的目的,並增進人與人之間的友誼與互動。羽球運動自民國34年傳 入台灣已有68年之久,從早期的艱困發展至今,羽球運動在台灣已是一項廣為國人喜 愛的運動項目,也是一項老少咸宜的全民運動。

1.2 研究動機

羽球運動既已發展成全民運動,其用具也應跟著時代及需求有所進步,目前市 售羽球拍針對不同球員型態(攻、防、靈巧、力道等)需求,有多項的改良,但對於 球員本身因年齡、體能等不同,受限於身體或心理發展的困擾,較沒有因應的球拍發 展,因此進行球拍功能的檢視,並著手改良球拍,以期使此項運動能真的老少咸宜。

觀察發現兒童在執行羽球運動時,因身體發展尚未成熟,而有所限制,與成人相 較,兒童的身高、手臂、手掌大小,都未達成人的標準,兒童勉強使用不適合的球拍,

(15)

導致無法順利完成發球或擊球,不但打擊自信心,且易造成運動傷害,甚至扼殺了對 羽球運動的興趣。因此有系統設計出符合兒童使用的球拍,是值得探討的課題,期望 透過研究,創新改良球拍,以避免不必要的運動傷害,進而增進使用者的球技,提升 對羽球運動的興趣。

1.3 研究目的

本研究將透過對目前市售球拍功能的分析,參考相關球具或工具設計的原理,並 適時融入現今科技,期望設計改良羽球拍,設計出適合受限於身體或心理發展困擾者 適合使用的羽球拍。以避免不必要的運動傷害,進而增進使用者的球技,提升對羽球 運動的興趣。

避免不必要的運動傷害

增進使用者的球技

提升對羽球運動的興趣

圖 1-1 研究目的

(16)

1.4 研究架構

確立羽球拍之改良為研究主題,進行文獻蒐集與回顧,包含羽球運動的發展、球 拍的演進、市售球拍功能的分析等,以 TRIZ 創新理論為輔助工具,提出球拍改良之 設計與策略。本研究之研究架構圖如圖 1-2 所示。

圖1-2 研究架構 運用 TRIZ 創新理論

改良球拍 確立研究主題

文獻蒐集與回饋

羽球運動的

發展 市售球拍規格 球拍改良之 TRIZ 創新理論 現代科技

結論與建議

(17)

第二章 文獻探討

為了運用 TRIZ 理論創新改良羽球拍,以符合不同使用者的需求,本章分別就羽

球運動的的介紹、羽球拍的演化過程,介紹目前市售羽球拍的規格、網球拍的改良、

及其他相關輔具的介紹,最後再說明 TRIZ 基本理論及介紹 TRIZ 理論相關應用文獻,

希望藉此探討分析之結果,可做為此研究進行創新改良羽球的支持與依據。

2.1 羽球運動的發展

2.1.1 羽球運動的起源

1.廖焜福﹝3﹞,呂芳陽、陳麒文﹝4﹞,陳秋梅、邱憲祥﹝5﹞,呂碧琴﹝6﹞羽球運 動的起源眾說紛紜,綜合各學者的研究所得可分述如下:

(1)古代的羽球遊戲:兩千年前,於中國、日本、印度和歐洲各地,都留存有類似 現代羽球運動的遊戲史料或圖片(畫)紀錄。譬如:中國古代有以木板互相拍擊毽子 的遊戲:日本有「追羽根」的遊戲:荷蘭則有貴族仕女,玩看起來像羽球遊戲的畫作。

(2)現代羽球運動:係由英國人推展起來的。這起因要追溯到1860年,派駐印度的 英國軍官回國到巴福特(Beaufort)公爵的莊園度假時,玩起一種名為Poona【註1】的 遊戲。1860年英國拜明頓(Badminton)莊園舉辦一場”拍擊穿梭球”的遊戲,以一條繩索 將場地一分為二,參與人員分站兩邊,要求擊球者將球擊過繩線,由於遊戲趣味橫溢,

引人入勝,當時的人們就建議以”拜明頓”莊園的英文名稱訂名這項遊戲。從此這項遊 戲流行於世,並發展成現今的羽球運動。

【註1】:「Poona」原是印度孟買鄉間很普遍的一種遊戲,是一種以木拍互相擊球的 遊戲,和現代羽球運動非常類似。因此,1860年起的一段時期,英國的羽球運動就叫 做Poona。

2.1.2羽球運動的發展與趨勢

1.廖焜福﹝3﹞隨著羽球運動的流行,發展羽球運動的國家越來越多,國際羽球總會

(Intermational Badmintion Federation簡稱為IBF)於1939年成立於英國倫敦,總會中

(18)

通過了各個會員國共同遵守的羽球競賽規則,此時歐美地區為羽球發展中心;1978 年世界羽球總會於香港成立,1981國際羽球總會和世界羽球總會正式合併稱為國際羽 球總會(IBF),羽球運動進入了新的發展時期。

2.張家昌、林振盛、陳帝佑、江勁彥﹝7﹞,羽球發展之初,歐洲的丹麥及英國,處 於領先的地位,直到第二次世界大戰後,羽球運動傳入亞洲,馬來西亞及印尼很快地 在男子項目上趕上歐洲國家,到了五十年代至六十年代,印尼華僑將羽球運動帶回中 國發展,使得中國在羽球運動上有突飛猛進的成績,自此羽球運動的發展中心由歐洲 轉向了亞洲。

2.1.3台灣羽球運動的發展

1.張妙瑛、張婷翔﹝8﹞羽球運動在民國34年由大陸傳入,中華民國羽球協會歷經十

屆理事長,建立良好基礎,民國40年至60年間,台灣製造的羽球拍及羽球,除供應本 國所需、還能外銷至世界各地。民國87年「中華民國全民羽球發展協會」成立後,更 大力推展羽球運動。

2.黃嘉源﹝9﹞台灣的正式羽球組織成立於民國45年,民國62年因退出聯合國,在國 際上屢次遭到親共國家的排擠,我國不但不放棄發展羽球運動,對內更努力推展,對 外更積極爭取國際交流機會,民國69年台北國際羽球邀請賽時,國家代表隊員,多為 台灣本土選手代表參加,隨著台灣的經濟發展與國際情勢改變,我國的羽球運動與各 國的交流活動也越來越頻繁。近年羽球選手的突出表現更帶動了國內的羽球運動發 展,從事羽球運動的人口也大為增加。

2.2 市售羽球拍現況

1.呂碧琴﹝6﹞,孫彩卿﹝10﹞中華民國羽球協會﹝11﹞,Yonex﹝12﹞,東捷羽球社

﹝13﹞,羽球拍(Racket)本身可分為規格、材質、拍線、重量及握柄尺寸與平衡,以 下總合各學者資料,將現行羽球拍之規格分述之。

(19)

2.2.1 球拍本體規格

(1)球拍外型:

1 拍頭外型主要有二種,傳統蛋型拍和平頭拍。

2 拍頭截面:目前市售球拍截面共分成三大類:箱型截面、翼型截面、半圓形截面。

(2)球拍尺寸、重量:

1 球拍的長度:標準長度 664mm,加長型長度 674mm。

2 球拍的重量:以重量區分為【U、2U、3U、4U、5U】。

3 握把的尺寸:可分為【G、2G、3G、4G、5G】。

將現行球拍規格之重量與握把尺寸整理如下表。

表 2-1 羽球拍的重量及握把尺寸對應表

等級 球拍重量 等級 握把尺寸

5U 80G 以下 G 3-1/8” 7.9cm 4U 80G~84G 2G 3-2/8” 8.3cm 3U 85G~89G 3G 3-3/8” 8.6cm 2U 90G~95G 4G 3-4/8” 8.9cm U 100G 5G 3-5/8” 9.2cm

孫彩卿﹝10﹞

2.2.2 材料規格 1.拍框與拍桿

目前市售羽球拍可分為三大類:○1 全木製球拍○2 木框拍○3 金屬製球拍(鋁質球 拍,碳纖維球拍),但目前市售球拍約有 9 成以上屬於碳纖維球拍。70 年代以前羽拍 的材料幾乎全是木材和鋼管,70 年代開始採用鋁合金,現在完全是新材料的世界如:

(20)

碳纖維、鈦合金、高強度碳纖維等,這些材料更輕、更堅固、更耐用,也能吸收更多 的振動與震盪,並使球拍的硬度、球感、擊球性能的設計上有更大的發揮空間。

2.羽球線

早期的羽球線以羊腸線為主,這種材質富彈性,但不耐潮濕,單價也高;後來發 展出半羊腸線,現在則多使用人工合成的多股絲線,即尼龍線,此材質極富彈性、不 怕潮濕,且單價合理。

3.握把布

握把布:纏附在球拍握把外的塑膠條或布條。用以防滑、吸汗、亦可增握球拍握 把的手感,一般都是整條有雙面膠可以固定在握把上,目前市售握把布可歸為三大類:

(1)塑膠材質握把布

圖 2-1 塑膠材質握把布 〔12〕

(2)毛巾材質握把布

圖 2-2 毛巾材質握把布〔12〕

(3)下層多加泡棉的塑膠握把布

圖 2-3 下層多加泡棉的塑膠握把布〔12〕

(21)

2.3 相關產品的輔具

工欲善其事,必先利其器,在適當的時機選擇合適的用具使用,才能發揮最佳的 能力。需輔助器材的球類運動(羽球、網球、高爾夫球…等)所需的球拍、球桿,更 是球技能否發揮的重要關鍵之一,想打好球必須先了解各式球具的特色與性能,以在 上場時做最佳的選擇。羽球拍是由拍框(拍頭)、拍桿、握把所形成,拍框、拍桿、

握把的不同,將造成不同方式或程度的擊球反應,今將擷取擁有類似構造產品的優 點,期望能協助本研究對羽球拍的創新改良有所助益。

2.3.1 網球拍發展的趨勢

1.汪彥平〔14〕在網球誌「給孩子一把合適的球拍」一文中,提到選擇一把合適的球 拍,可以讓初學者遠離運動傷害和不良習慣,並可提高學習興趣。網球運動日漸普及,

運動器材與輔助器材的研發、改進及其使用成為影響運動表現的關鍵要素,鑒於每個 人的體能、年齡、打法各有不同,因此對球拍的要求也就不同。

2.江勁彥〔15〕網球拍從最早的木製逐步演進到金屬製、碳纖維、玻璃纖維、人工合 成之複合材料,而網球拍影響擊球結果的三項性質,分別為網線材質的種類、網線的 張力、網球拍框的彈性及球拍振動的情形。近年球拍的設計發展明顯往質輕、精緻、

高回覆系數-即當球體反彈垂直速度與球體入射的垂直速度兩者之比值越高,以及低 振動響應-即當外力加諸於某結構體上,激發結構體其他特定點,對某一固定參考座 標的位移,所做連續週期性變化的反應越低……等方向著手改良。

3.保羅.沃切〔16〕質量輕的球拍雖很盛行,但球拍越重,動力就越大,相對的也就越 笨重,對初學者而言卻並非是最好的選擇。對底線型選手而言,加重拍頭可產生更大 的推動力,對上網型選手而言卻可加強截擊力度。

一般而言握把是以使用者的手掌大小而製訂,但因較小拍柄對正手擊球而言,可讓球 員用上更大的腕力,擊出更刁鑽角度的球,故近年來包括網球名將納達爾,多喜愛使 用較小握把的球拍。至於拍弦的部分,多數球員使用聚酯和天然羊腸混合弦,且因每

(22)

過一天,新穿弦的球拍張力多會損失(穿好 24 小時之後張力就減少 10%),所以職 業球員每天都會重新穿弦再使用。

2.3.2 高爾夫球桿

1.曾秀鳳﹝17﹞高爾夫球桿是由桿頭、桿身及握把形成,近年有趨於輕量化的設計。

減輕球桿重量來增加揮桿時桿頭速度、或者加長球桿桿身,使得擊球距離更遠。

2.王順正、林玉瓊、程文欣﹝18﹞高爾夫的演變與進展,最明顯的就是用具的發展變 化,球和球桿都有相當大的改變。桿身從木質桿進化到鐵質材料、石磨材料乃至於碳 纖維材質,追求輕量化和球桿的強韌度。現今最新型式的球桿,桿身是碳纖維製造,

在擊球時有更好的彈性與更高的穩定度。

3.蘇榮基、洪彰鴻、何添生﹝19﹞桿身的設計,是影響高爾夫球桿功能最重要的一部 分,隨著碳纖維複合材料的興起,桿身也開始採用碳纖維或碳纖維與其他物質混成的 材質,目前碳纖維材質的桿身是主流產品。使用上,不鏽鋼桿身擊球的控球性較佳,

碳纖維桿身則擊球威力較佳且較為輕鬆、較不費力,各有其優缺點,選手級球員鐵桿 桿身的選擇以不鏽鋼材質桿身居多;另外在桿身的硬度方面有不同軟硬度可供選擇,

常見的分法是將桿身的軟硬度分為五級,原則上職業及業餘好手應選擇較硬的 X 級 或 S 級桿身,而女子及年老者則選擇較軟的 L 級或 A 級桿身

2.3.3握把與握筆輔助器

1.蘇榮立、陳玉英﹝20﹞握拍是所有持拍運動中最基礎技術,握拍動作的正確與否,

直接影響擊球的品質,以及進階技術的學習與發展。羽球運動是一項著重精密控制的 運動,握拍更是重要,適當的運用輔具協助正確握拍,可讓使用者靈活操控球拍,做 出更有效率的擊球動作。

2.柯忠賢、溫卓謀﹝21﹞羽球是一項快速的運動,選手必須在最短時間內透過感官的 蒐集,並處理大量的知覺訊息後,做出正確反應,正確的握拍能協助選手更準確的執 行擊球動作,做出有效率的擊球。

(23)

3.蘇榮基、賴素玲、施文昌﹝22﹞網球拍擊球時的振動能量,是經由球拍握把傳遞到 手臂,而身體擊球的力量,則是透過球拍握把的連結,驅使球拍擊球,因此球拍握把 所扮演連結手臂與球拍的角色,顯得格外重要。

4.兒童職能治療網﹝23﹞在孩子進行某項新工具使用的同時,輔助性的工具常常在一 開始學習這項工具時被使用,例如:握筆器。握筆器是一種書寫輔具,依照不同情況,

對有握筆能力的學生提供加粗加重、掌套式、手臂支撐式的輔助書械工具。

5.黃室苗﹝24﹞握把的用途廣泛,包括握、抓、提、推、拉…等,抓握力會受抓握把 寬度而不同,而且握的力量會因握把小於 2.5cm 或大於 7.5cm 而減少,手部尺寸大小 顯著與手部握力強度相關。

6.黃台生﹝25﹞公路自行車專用的下垂式把手,不但供騎乘者操作施力,亦可藉由改 變握持的位置,減緩手部不適的程度,握把直徑對施力大小與肌肉負荷有密切的影 響。手部尺寸與握把直徑的選擇有相關。近年來,因為複合材質的開發與應用,以及 相關研究論述提及「力量分布會受到手掌接觸面積的大小、角度等影響而改變握持的 舒適度高低。」近幾年新開發的流線型把手,設計具有速度感之造形,並且在握持方 面較為舒適,受到不少非專業級車友們的愛戴。不管是那一種造形的把手,車友們對 於太過繁複的設計都會感到反感,認為沒有增加舒適程度,反而讓造形變得不夠簡潔 流暢。

7.樂騏單車工房﹝26﹞腳踏車握把的改良,外型以符合人體工學為主,傾向將握把加 寬,以降低手掌單位面積承受的壓力,增加舒適感,在手把外加紋路或顆粒設計以防 滑,並在手掌接觸面以軟墊設計以達到減震效果,材質上多以碳纖維或橡膠為主。

2.4 TRIZ 創新理論之應用

阿奇舒勒是 TRIZ 的鼻祖,他於 14 歲時發明水下潛水裝置,15 歲時發明了船上

的火箭引擎,初始的發明多為工業所需,而目前 TRIZ 理論則廣泛的運用於各個領 域中,例:產品發明、企業管理、服務品質、教育品質、行銷管理、生態等。

(24)

1. 曾德生﹝27﹞應用 TRIZ 理論針對自行車機械式碟型煞車建立一套「設計流 程」,使研發設計時程縮短,並提高研發設計的效率,進而降低成本提高利潤。依 此流程可以有效的減少傳統設計過程中所需的人力、物力、及時間,提升研發的 設計效率,此設計流程亦可應用於不同類型產品的研發,提供相關業者開發設計 時之參考。

2. 鄧志堅、黃裕峰﹝28﹞以平常大眾會使用到的衣架做創新改良。首先針對衣架進 行專利檢索,再利用 TRIZ 理論矛盾矩陣中的 39 個工程參數和 40 項發明原則,

找出衣架可以改善的功能,做出衣架的創新設計:伸縮衣架與摺疊式衣架。

3. 李美芳﹝29﹞將 TRIZ 理論應用於 DIY ,從矛盾矩陣中的 39 個工程參數和 40 項發明原則,找出創新的原則,設計出三種 DIY 的創新方法,將此三種 DIY 的 創新方法應用於多功能置物架,並應證出此創新方法的可行性。

4. 宋明弘、王正本、楊國隆﹝30﹞提出一個「智慧型的創新」的理論架構,從跨領 域(顧客心理學、創新發明、智慧財產權)不同角度來看一項產品的開發,整合 出一套系統化創新發明的流程,並以腳踏墊為例,運用 TRIZ 理論中的 37 條演 進線與質場分析的 76 個標準解,找出 11 個顧客的需求尚未被滿足,利用此創新 發明的流程、開發出新的多功能腳踏墊,以提高產品的附加價值,而此創新過程 中的系統化分析流程,亦可快速滿足市場得需求。

5. 蔡宛珊﹝31﹞採用 TRIZ 理論:矛盾矩陣、39 個工程參數、40 項發明原則和質 場分析…等輔助工具,分析探討個人牙刷用具,找出創新的原則,開創牙刷結構 改良,幫助設計者了解客戶需求與牙刷用具在市場上的對與趨勢,並進而提出具 備「結合筷子」、「順應口腔」、「攜帶輕巧」…等自助清潔牙齒功能的創新產品。

6. 謝函亘﹝32﹞以衣夾為研究對象,採用 TRIZ 創新之方法,結合綠色設計(Green Design)理念進行日用品衣夾之創新設計,以改善塑膠材質衣夾對環境所造成的危 害,及鐵質箍型環產生銹液沾汙衣物的問題,進而闡述綠色設計理念與 TRIZ 方 法之可行性與優越性。將「綠色」的概念與 TRIZ 加以結合並實行,不僅改變塑

(25)

膠衣夾所造成的環境負荷,並改變其材質成較環保易回收的台灣桂竹,使資源的 耗損減少,達到環保的目的,更由此研究得知 TRIZ 方法不是只能解決工程問 題。透過此研究更了解 TRIZ是解決創新問題最具權威性的方法之一。

7. 許哲瑋﹝33﹞研究主要結論為:(1)工業設計師的核心價值在於產品形態設計與 創新之能力;(2)設計師需精確掌握各面向之產品造形要素間的交互影響,才有 助於定義產品造形;(3)TRIZ 的創新原則屬於擴散思考內的強制聯想法,在新 產品開發初期的概念發展,可強化思考者的多元思考,激盪出大量的創意結果;(4)

TRIZ 理論的40項創新原則中共有13項適用於產品形態設計:分割、抽離、局部 特質、不對稱、合併、套疊、反向操作、曲率化、動態化、轉變維度面向、週期 性的作用、有效動作的連續性及複製;(5)TRIZ 創新原則,具有直接以語彙刺 激腦部思考的效果;(6)各項創新原則在搭配應用要領及圖例後,對使用者使用 本創新原則進行形態發想時,具有更高之易理解性。

8. 柯雅娟﹝34﹞以 TRIZ 「物質-場分析模型」與「標準解」為基礎,引入綠色設計 的概念來建立一個可行的問題解決流程。作者挑選部分的標準解將之分類為「解 答表」,整合於所提出之設計流程中,引導設計者,將設計問題建立成物質-場模 型。並提出的設計案例-「無針訂書機」與「落水頭」,成功地驗證此設計流程 有助於提升發展綠色創新產品的發展效率。另外,整合 TRIZ 各工具與動畫所建 立的電腦輔助設計軟體「Eco-Solver」,有助設計者使用。

9. 高天志﹝35﹞本研究利用已故的前蘇聯發明家兼工程師Genrish Squlovich

Altshuller 所提出的 TRIZ 法,分析 TRIZ 與工業設計構想發展間的關係,建構 出一套適合於工業設計構想發展的輔助工具,並歸納出以下結論:

(1)TRIZ 與設計活動有密不可分的關聯性。

(2)TRIZ 與其他工業設計常用的矩陣不同。

(3)建立完整的40創新解題原則資料庫,可以讓設計師或設計系學生,清楚便捷的 瞭解其原則,並想出創新的設計。

(26)

10. 江維晉﹝36﹞透過 TRIZ 方法分析公路自行車專利,得知國內目前公路自行車之 改善方向,透過QFD探討顧客期望與功能要素雙方面之關連性,綜合研究結果彙 整出以下結論:(1)顧客期望整體騎乘舒適度及自行車堅固耐用性為優先考量,

次要考量重點則是銷售價格與騎乘感受輕便性。(2)由功能面看,整理出改良重 點:車台系統吸震能力、維護修復便利性、系統穩固性、零件可調整性與車台系 統材質。

由上述所列之TRIZ理論相關應用之研究,可知TRIZ理論確實可以解決各領域 之問題,是一種有系統、有根據的問題解決方法。

(27)

第三章 基本理論與方法

本研究藉由文獻探討所得的相關理論,支持整個研究的理論架構,以 TRIZ 創新

理論為主要研究依據,再針對問題的本質進行分析,並尋求相關理論的協助,希望透 過強而有力的原理原則及系統性的方法,解決所面對的問題---改良羽球拍。

3.1 TRIZ 創新理論

TRIZ 是俄文 Teoriya Resheniya Izobretateleskikh Zadatch 字首的縮寫,前蘇聯發明 家阿奇舒勒(G.S.Altshuller)從專力審查中研讀前人智慧的結晶,發現發明或創造可 依照系統性的脈絡,抽絲剝繭找到解決的路徑,進而尋找到問題的最佳解決方法,於 是在 1946 年創立了對人類有所貢獻的 TRIZ 理論,TRIZ 是一種問題解決(Problem

Solving)的工具,是一種哲學,一種系統化的思考方式(包含四十發明原則、矛盾 矩陣、三十九項工程參數等)。

圖 3-1 TRIZ 理論體系[37]

技術系統進化法則

40 個發明原理 最終理想解

矛盾矩陣 創新原理

發明問題解決演算法

物-場模 型分析 物理矛盾

分離方法

發明問題 標準解法

科學效應 知識庫 產品創新

(28)

Altshuller 經過研究發現(1)不同領域的規則引導科技以系統化的方式進化。(2)科技 是藉由消除矛盾得到進化,解決矛盾就能產生新的發明。(3)可藉由學習他人解決先 前問題的經驗,系統化解決新的問題。(4)如能正確的界定問題就能快速解決問題。(5) 借助外界知識或前人經驗,是解決發明問題的關鍵因素。TRIZ 創新理論有別於一般 問題解決方法,是一種創新思考模式,它的問題解決模式如圖 3-2 所示:先將待解決 問題轉換為標準問題模式,再運用 TRIZ 知識庫尋找標準解,經過類比思考研究,再 找到最佳特定解,以解決現有的問題。

圖 3-2 TRIZ 的問題解決模式[38]

3.1.1 39 項工程參數、矛盾矩陣與 40 個發明原則

Altshuller 透過對 250 萬份的發明專利研究後,歸納出與工程相關的 39 個工程 參數,建立工程參數與發明原則關係的矛盾矩陣(Contradiction Matrix),他發現在 創新發明的過程中至少會有一個衝突或矛盾產生,而各工程參數間也可能彼此衝突,

造成所謂技術矛盾或物理矛盾。技術矛盾:因改善系統中某一性質,造成另一性質惡 化者,例如冷氣機噸數越大,冷房效果越好,但所占體積越大,此兩種性質改善一方,

另一方便產生惡化。物理矛盾:指參數自身的矛盾,例如衣袖要長以防蚊,衣袖又要 短以通風涼爽;Altshuller 認為當矛盾產生時,若屬於技術矛盾,可透過 TRIZ 的矛盾 矩陣,找到對應的發明原理,如果由矛盾矩陣所找到的原理都完全不能應用,則需重 新確定矛盾,看是否其矛盾不屬於技術矛盾,而是物理矛盾,再循著物理矛盾的解決

辨識現有問題

確定技術矛 盾

(確定兩個 通用工程參 數

轉換為標準問題

確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

運用 TRIZ 知識庫

確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

研究標準解答

確定技術矛 盾

(確定兩個 通用工程參 數

類比思考

確定技 術矛盾

(確定 兩個通 用工程 參數

問題解答

確定技 術矛盾

(確定 兩個通 用工程 參數

(29)

流程找到對應的方法,直到找出可操作的解決方案如圖 3-3。

圖 3-3 TRIZ 矛盾矩陣解決流程圖[38]

矛盾矩陣係由 39 個參數如附錄 1,以 39 X 39 的型式所構成縱軸及橫軸交叉之矩 陣,如附錄 2 所示。技術矛盾中的 39 個工程參數可分為“改善的參數”和“惡化的參數”

兩大類。縱軸代表需提升或加強的特性,所對應的工程參數,稱為改善的參數;橫軸 代表提升或加強特性後將導致該參數性能降低,所對應的工程參數,稱為惡化的參 數。TRIZ 理論的核心就是消除改善的參數和惡化的參數所構成的矛盾:將待解決的 問題轉換為 TRIZ 標準問題,並定義其矛盾,若為技術矛盾其解題流程成如圖 3-4,

找到對應的工程參數(改善參數、惡化參數),然後應用矛盾矩陣表,找到對應的發 明原則進行解題如表 3-1。

第二步:解決技術矛盾

(應用矛盾矩陣)

第一步 第三步

分析技術系統 應用

圖 3-4TRIZ 技術矛盾解題流程[38]

定義技術矛盾 發明原理

待解決的問題 最終解決方案

矛盾分離 確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

物理矛盾 確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

矛盾矩陣 確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數 問題解答

確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

技術矛盾 確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

問題提出 確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

類比思考

類比思考

(30)

表 3-1 矛盾矩陣表(部份表格)

惡化系統 參數

改進的 參數

1 5 13 21 22 38 39

移動物體

的重量 移動物體的面積 物體穩定性 功率 能量的

損耗 自動化 程度 生產力

1 移動物體 的重量 + … 29.17.

38.34 12.36.

18.31 6.2.

34.19. 26.35.

18.19.

35.3.

24.37.

3 移動物體的長度 . .

. … . . . 18.15.

34

. . .

. .

. … . . . . . .

5 移動物體的面積 2.17. 29.4. … + … 19.10.

32.18.

15.17.

30.26. 14.30.

28.23.

10.26.

34.2.

. . .

. . .

. .

. … . . . … . . .

. .

. … . . .

. . .

21 功率 8.36.

38.31. 19.38. … + 10.35. 38. 28.2.

17.

28.35.

34.

22 能量的損 15.6.

19.28. 15.26.

17.30 3.38. + … 2. 28.10.

29.35.

. . .

. . .

. .

. … . . . . . . . . . . . . . . .

38 自動化程 18.26. 18.35. 17.14.

13. 28.2.

27. 23.28. … + 35.26. 5.12.

39 生產力 35.26.

24.37. 10.26.

34.31 35.20.

10.

28.10.

29.35. 5.12.

35.26.

當所有對應的發明原理皆無法解決問題,重新定義矛盾後,發現該問題屬物理矛盾,

此時將依循物理矛盾的解決流程如圖 3-5 進行解題。

第二步 分離原理

第一步 第三步

轉化 應用

圖 3-5 TRIZ 物理矛盾解題流程[38]

物理矛盾中常見的物理衝突如表 3-2 所示。解決物理矛盾衝突有四大分離策略

(Separation Strategies)分別是(1) 時間分離:使矛盾參數在時間點上加以分離,例 如以時間的先、後區分。(2)空間分離:使矛盾參數在不同空間上運作,例如高速公 路交流道及高架的設計。 (3)條件分離:以不同條件做分離,例如在 A 條件下則……

在 B 條件下則……。 (4)轉換到其他系統的分離:使矛盾參數轉換到其他系統,做 定義物理矛盾

確定技術矛盾

(確定兩個通 用工程參數

發明原理

待解決的問題 最終解決方案

40

(31)

不同層次的分離。物理矛盾與其對應的發明原則如表 3-3 所示。

表 3-2 常見的物理衝突[39]

物理特性 幾何特性 功能特性

熱、冷 動、靜 快、慢 亮、暗 高、低 導電絕緣

大、小 長、短 寬、窄 厚、薄 水平、垂直 平行、交抽

開、關 推、拉 存在、不存在

通行、阻礙

表 3-3 分離原理與相對應的發明原理[39]

空間分離 時間分離 條件分離 個體與整體分離

發 明 原 理

01 分離 02 抽取 03 局部品質 04 非對稱 07 嵌套 13 逆向思維 17 多維化 24 仲介物 26 複製

30 柔性外殼或薄膜

09 預先反作用 10 預先作用 11 預先應急措施 15 動態性

16 不足或超額行動 18 振動

19 週期性動作 20 有效作用的持續性 21 減少有害作用 29 氣動或液壓結構 34 拋棄與再生 37 熱膨脹

01 分割 05 組合 06 多功能性 07 嵌套 08 重量補償 13 逆向思維 14 曲面化 22 變害為益 23 回饋 25 自服務 27 一次性用品 33 同質性

35 幾何/物理/化學 狀態變化

12 等位能原理 28 機械系統替代 31 多孔物質 32 改變顏色 35 幾何/物理/化學 狀態變化 36 相變 38 強氧化

39 惰性和真空環境 40 複合材料

3.1.2 質-場分析與 76 標準解

質-場分析(Substance-Field Analysis)簡稱「S-Field Analysis」

,是 TRIZ 創新理 論的重要分析工具,此模型可將困難或複雜的問題作系統性的分析,將所欲解決的問 題分解成三個基本概念:兩個物質(代號 S)和一個場(代號 F),S 可以是材料、工具、

零件、人或環境;F 可以區分為重力、機械力、氣體力、液力、聲響力、熱力及化學 力。「S-Field Analysis」運用圖像、符號將待解決的問題、及與其他物質或元件相互

(32)

間的作用關係簡化的描述之。建立質-場分析模型後,Altshuller 提出了 76 個標準解(詳 見附錄 4),當有缺失、或有害、或不足的關係存在時,可以使用「76 標準解」來處 理,使此模型成為有效且完整的模型,只要將此模型建構成完整的模型如圖 3-6,則 問題的最佳解便找到了。

圖3-6 物-場分析的基本模型

質-場分析模型共可區分為四大類(1)有效且完整的系統如圖 3-7(a) (2)未完整 的系統如圖 3-7(b)(3)有害的完整系統如圖 3-7(c) (4)不足的完整系統如圖 3-7

(d)。當使用質-場模型分析時,可運用標準解法系統的一般應用流程如圖 3-8 。

圖 3-7(a)有效且完整的系統 圖 3-7(b)未完整的系統

圖 3-7(c) 有害的完整系統 圖 3-7(d)不足的完整系統 F

S1 S2

F

S1 S2

F

S1 S2

F

S1 S2

F

S1 S2

(33)

表 3-4 質-場模型符號含義[40]

類別 符號 符號含義

物質 , , 系統中的各個物質(n 為自然數)

場 , , 系統中的各個場(n 為自然數)

作用

有關聯的作用

有效、定向的正常作用 有效、定向的相互作用 有效、定向、不足的作用

++++++ 過度、定向的作用

 有害、定向的作用 -?-?-?-?-?-? 缺乏資訊的作用 模型

變換

將初始技術系統模型轉換成新的技術系統 模型

( ) 在內部有添加物的組合 [ ] 在外部有添加物的組合

圖 3-8 標準解法系統的一般應用流程[40]

質-場模型

判斷問題類型

測量和探測問題 需要改進系統

不完全模型

第 4 類標準解 據模型類型

有害作用模型 不足作用模型

S1.1 中標準解 S1.2 中標準解 第 2、3 類標準解

第 5 類標準解

(34)

3.2 羽球拍設計的基本原理 3.2.1 球拍位置名稱

球拍面需平坦並以細線交織的方式連接於拍框上,或交叉編紮,細線的型式應全 部一致尤其是中央部分的密度不能異於其它部分。

圖 3-9 球拍外形圖

3.2.2 球拍的尺寸

圖 3-10 球拍尺寸圖 1.球拍本體框架(含拍頭、拍桿、握把):

(1)球拍總長度不超過 680mm(標準羽拍長度 664mm 加長型羽拍長度一般為 674mm),球拍面寬度不能超過 230mm。

(2)球拍長度的影響:加長羽拍最大優點是提高了擊球點,能擊出落地角度更大的 殺球並加快球速,增加攻擊性,並擴大接球區域,但加長羽拍比標準羽球容易造成手 腕和手臂受傷的可能性。

拍頭 拍頸 拍桿 握把

拍框 拍線區域

(35)

2.拍頭框架:

(1)外框長度不超過 290mm,外框寬度不超過 230mm;內框長不超過 280mm,內 框寬度不超過 220mm。

(2)拍面寬窄的影響:框面寬窄與穿線承受的磅數有關,寬框可承受較高磅數的線,

窄框在處理小球方面比較靈活,適合技巧球型球員。

3.握把的尺寸:

用布尺繞握把一圈所測得的圓周長。現行尺寸用英文字母「G」來表示(1"=2.54 公分)。握把尺寸應根據個人手掌的大小選擇,握把太大會握不住,擊球時感到吃力,

太小控球又不準,選擇握把尺寸的測量方式是以手掌握住握把時,大拇指應輕觸食指 為原則。

下列為現行握把尺寸標示對應的尺寸:[10]

1G=3 1/8"(7.9 公分)

2G=3 2/8"(8.3 公分)

3G=3 3/8"(8.6 公分)

4G=3 4/8"(8.9 公分)

5G=3 5/8"(9.2 公分)

3.2.3 球拍的外型

現在主要有兩種,傳統蛋型跟平頭拍。拍頭外型跟羽球打擊時的甜區【註 2】有 關,甜區大小對球員很重要,它能使球員打出高質量的球。平頭拍的設計比傳統蛋型 拍的甜區大約多了 32%,平頭拍又可細分為大方頭(8 個線孔)和小方頭(6 個線孔)。

【註 2】「甜區」:球拍面的最佳擊球區

3.2.4 球拍的重量

1.重量的定義及標示:

指的是全新且尚未穿弦,未附加握把外皮,或其他附加物球拍的淨重量,通常以 英文字母「U」表示球拍的重量,以下為較常使用的重量標示,例:

(36)

U=100g 2U=90~95g

3U=85~89g→ 一般人購買的重量。

4U=80~84g→腕力不夠者可選這個等級。

5U=80g↓

U值越大,重量越輕。

2.重量的影響:

根據力學原理,重量對揮拍的感覺成正比。

(1)較重的球拍適用於力道大並偏重進攻型的球員。

(2)較輕的球拍適用力道較小、初學者或偏重防守的球員。

3.2.5 球拍的平衡點

1.平衡點的定義:

將球拍桿輕放於食指上,球拍保持平衡靜止時,食指所在的位置即為該球拍的平 衡點。平衡點的測量是從握把處算起。球拍平衡點較靠近拍頭稱「頭重」(平衡點在 285mm 以上),球拍平衡點較靠近握把稱為「頭輕」(平衡點在 280mm 以下)。一般 球拍平衡點都介於 280mm~290mm,此為最佳擊球平衡點。

為精確控制平衡點,優質羽球拍在成型後,會在握把內加裝平衡配重:握把 1/3 為空心圓柱在內部鑲嵌一塑膠棒狀物,用以調整羽球拍的重心,使同一型號羽球拍擁 有相同的平衡點這是優質羽拍的基本要求。

2.球拍平衡點的影響:

根據力學原理平衡點對揮拍的感覺成平方正比。同樣重的球拍拿在手中的感覺大 相逕庭,這是因為球拍平衡點不同的緣故。

(1)球拍平衡點靠近拍頭(頭重):由於拍頭慣性大,打出的球更有力量,適用於進 攻,「頭重」型球拍的缺點是揮拍的靈活性略差。

(2)球拍平衡點靠近握把(頭輕):揮拍靈活性較佳,但擊出的球較缺乏力量,球拍

(37)

傳遞的震動較大,不適合力道大或攻擊,較適合防守型球員。

3.2.6 球拍的軟硬

球拍的軟硬與揮拍力道有絕對關係,雖然擊球時,球在球拍上只停留千分之四~

千分之六秒,但揮拍過程及觸球時,拍桿和拍頭框或多或少都會產生形變及扭轉,其 彎曲、復原的幅度和時間,都會影響球員的擊球。

1.拍頭框的軟硬

(1)拍頭框越硬:球拍觸球時不易發生變形和扭動,越能把力量傳遞出去,震動越 小,對方向控制【註 3】的穩定性越高,且當球非打在甜區時,其球拍扭力越小。

(2)拍頭框越軟:球拍觸球時容易發生變形和扭動,力量傳遞較少,震動越大;但 對深度的控制【註 4】性佳。

2.拍桿的軟硬

(1)拍桿越硬:不易彎曲變形,會卸去力道,力道小者,不易發揮。拍桿若太硬,

則力道大者易因質地太硬、太脆而斷裂。

(2)拍桿越軟:擊球前揮拍過程拍桿易彎曲,且幅度較大,可帶動拍頭以更大的速 度移動,產生更大的擊球力量,適合業餘使用者。

【註 3】「方向控制性」:當球拍擊球時,球可根據擊球的方向或角度回擊的控制。

【註 4】「深度控制性」:被回擊的球飛行的距離控制。

3.2.7 球拍的扭力

球拍扭力是指當球拍擊球時,球拍面所產生扭轉幅度的大小,扭力越小控球性就 越好。以雙手抓住握把和拍頭框反方向轉動,(向擰毛巾一樣的動作),試試球拍的扭 力,彎曲點越靠近握把越好。

3.2.8 球拍的接頭

球拍的接頭,指拍頭框與拍桿間連接觸的部分。

1.以外在造型區分:有 T 型和 Y 型兩種。

(38)

(1)T 型:拍弦穿入區域長,理論上應力分佈性能比 Y 型接頭差一些,強度也比 Y 型接頭小,而中間主弦的長度減少,使得羽拍的彈性欠佳。

(2)Y 型:拍弦穿入區域短,理論上應力分佈性能比 T 型接頭好,強度也比 T 型接 頭大,而中間主弦的長度加大,使得羽拍的彈性更好。

2.以工藝技術區分

(1)無接頭工藝:多數優質拍皆採內置接頭,只有極少數採用 jointless 無接頭工藝,

製做出來的球拍扭力較差,較難控制球拍的品質。

圖 3-11(e)羽拍一次成型示意圖 圖 3-11(a) 外置 T 型接

圖 3-11(b) 內置 T 型接頭

圖 3-11(c) 外置 Y 型接頭 圖 3-11(d) 內置 Y 型接頭

拍框、拍桿為同一種材料 繞圈成框 修直成桿

(39)

圖 3-11(f)羽拍一次成型簡圖

(2)內置接頭:外觀看起來為一體成型(實為二次成型:拍框、拍桿的性能要求不 同,拍框受力單一,拍桿受力較複雜,除了前後的彈性力還有中桿的抗扭力;拍框和 拍桿分開製做然後再用接頭連接,有力於控制球拍的品質、重量和平衡點。)如圖 3-11(b)圖 3-11(d)所示。多為高強度碳纖維製成,其製做工藝技巧較高,從拍框和拍 桿內部將其聯為一體,屏除了外置接頭的缺點,主要多用於全碳羽拍或鋁框碳桿一體 羽拍。

(3)外置接頭:外觀明顯看得出來是二次成型如圖 3-11(a) 圖 3-11(c ) 所示

,主要用在鋁框羽拍,其優點為強度、扭力的性能不錯,但缺點為重量大,且外置接 頭和拍框的接合處,因應力集中,成為鋁框球拍最易斷裂處。

圖 3-11(g)羽拍二次成型示意圖 專門的拍框材料 專門的拍桿材料

分開製作 後期接合

(40)

3.2.9 球拍的截面

拍框經橫面截斷所呈現的外型:如圖 3-12 所示,拍框因截面形狀、厚度的不同,

會影響揮拍、擊球或回拍的品質。

圖 3-12 拍頭框截面圖

1.箱型截面:較早期所使用的拍框截面型,優點為控球性佳,但揮拍的空氣阻力較大,

如圖 3-13 所示。

2.翼型截面:後期才發展出來的,也是近期最普遍的設計。其優點為空氣阻力小,揮 拍更快、更易擊出快速、具殺傷力的回球,但其截面較薄,控球性稍嫌不足,如圖 3-14 所示。

3.半圓形截面:此類型拍框,乃因應羽拍從鋁框過渡到全碳羽拍而產生的設計。從橫 截面來看比傳統拍框籤細,能減低風阻、增加擊球速度,甚至比翼型截面更優;但拍 框的強度、扭力性能下降,控球性也變差,比翼型截面差,如圖 3-15 所示。

圖 3-13 箱型截面示意圖 圖 3-14 翼型截面示意圖 圖 3-15 半圓型截面示意圖 拍框橫截面

(41)

3.2.10 球拍的材料

1.拍框的材料

羽球拍可分為三大類:○1 全木製球拍:反彈力不佳,擊球力量小,容易變形、損 壞,使用後必須用球拍固定器-拍夾固定,球拍才不致變形。○2 木框拍面,鋼製拍桿:

代替木製球拍所研發出來反彈力較佳的球拍,控球力較佳,但仍需使用球拍固定器固 定,使不易變形。○3 金屬製球拍(鋁質球拍,碳纖維球拍):包含了木、鋁質球拍的 優點:質地輕、彈性佳,又易於揮動,目前市售球拍約有 9 成以上屬於碳纖維球拍。

而球拍的拍桿和拍頭框的材料,可以用一樣的材料,也可以用不同的材料。

表 3-5 羽球拍材料性能對應表

材料 硬度 強度 減震

高強度碳纖維(HighModulusGraphite) 8 7 4 碳纖維(Graphite/Carbon) 5 8 4 鋁合金(Aluminum) 2 4 1

木材(wood) 1 1 10

資料來源:高雄中學羽球社 2.拍線的材料

目前市售羽球線的材料分為線芯、外層材料及外層材料表面塗覆料或技術。

表 3-6 羽球線性能分析表 線芯

材料

外層材料 表面塗覆 技術

特性 適合球員型態

多層 樹脂

化學合成 樹脂編束 纖維

×

耐磨、經濟 各式球員

新型氫 鈦合金

彈性持久、耐磨、擊球感硬 而有力、可承受高磅數;網 線較細的則適合鈦拍

攻擊型

此類(鈦拍)屬 防守型

液晶塗料 耐磨、可承受高磅數 攻擊型 卵形化合

樹脂編束 纖維

×

耐磨、穩定羽線張力 大力擊球、塑膠 球使用者 新型氫

鈦合金

高質量、高彈性、高耐久性,

擊球感硬而有力

攻擊型

(42)

新型高 係數 Vectran

多層樹脂 編束纖維

×

高彈性、高速球、球感硬而 有力

技術型

卵形樹脂 編束纖維

新型氫鈦 合金

高控球性 控球型

技術型 新型中

空型尼 龍纖維

雙層捲繞 化學合成 樹脂編束 纖維

高強度塗 料

控制性最佳、擊球感近羊長 線

控制型 防守型

3.2.11 球拍的各項參數

分析球拍各項參數性能後,製作成表 3-7 球拍參數性能對應表,及圖 3-16 球拍參

數性能對應圖,供本研究球拍改良之參考。

表 3-7 球拍參數性能對應表 球速

更快

甜區 更大

扭力 更小

更靈活 更減震

更好的 方向控制性

更好的 深度控制性

方形拍頭 - V - - V - V

翼形截面 V - V - - - V

箱形截面 - - - - V - -

內置接頭 - - V V - V -

拍桿較硬 - - V - V V -

拍桿較軟 V - - - V

拍頭較重 V - - - V

拍頭較輕 - - - V - - -

弦線磅數

較低 V V - - V - -

弦線磅數

較高 - - - V

資料來源:高雄中學羽球社

(43)

圖 3-16 球拍參數性能對應圖

3.3 正確的握拍法

握拍是所有持拍運動中最基礎技術,握拍動作的正確與否,直接影響擊球的品 質,以及進階技術的學習與發展。正確的握拍能協助選手更準確的執行擊球動作,做 出有效率的擊球,並避免因握拍錯誤導致手肘或手腕關節的受傷。

1. 正手握拍法

(1) 「菜刀式」「握手式」,就像握菜刀一樣,握法自然,球拍要與地面呈九十度,

虎口正對拍框略偏左,拇指與食指成 V 字形握在兩邊的寬面上,如圖 3-17(a)。

拍桿軟

拍桿硬 拍頭框硬

拍頭框軟

拍頭重

拍頭輕 高磅數弦線

低磅數弦線

翼型截面

箱型截面 攻擊型

一般型 一般型

防守型

(44)

(2) 中指、無名指和小指自然彎曲握住握把,不可過鬆或過緊,手掌內應有適度空 間保持握拍的靈活性,如圖 3-17(b)。

圖 3-17(a)正手握拍圖示 圖 3-17(b)正手握拍圖示 2. 反手握拍法

(1) 拇指右側指腹住握把寬面的小面上,如圖 3-18(a)。

(2) 中指、無名指和小指自然併攏握住握把,手指、手掌與握把保持適當空間 而非緊貼住握把,擊球時用手腕和手指的力量。如圖 3-18(b)。

圖 3-18(a)反手握拍圖示 圖 3-18(b) 反手握拍圖示 3. 其他握拍法

(1) 攔網握拍法(網前直立握拍法)

握短拍並將球拍直立,放於胸前,拍面向網,虎口對準握把的寬面上,亦 可稱為西式握拍法,常用以瞬間拍擊網前球,是雙打常用的一種握拍法,

如圖 3-19(a)所示。

(2) 球拍握短

手握較遠離握把底端處,有利於控球和網前球的處理,或用於雙打的防守 上,也適合初學者或力量不足者學習。如圖 3-19(b)所示。

(3) 球拍握長

手握較靠近握把底端處,因為離心力大的原因可提升揮拍的速度。如圖 3-19

(45)

(4) 處理網前球

處理網前球,主要靠拇指和食指控制球拍,其他手指為輔,如圖 3-19(d) 所示。

(5) 處理中後場球時,主要靠無名指和小指來握拍其他手指要與握把保持適當 空間,如圖 3-19(e)所示。

(6) 其他名稱之握拍法 [41]如圖 3-20(a)(b)(c)(d)所示。

圖 3-19 其他握拍法(a) 攔網握拍法[20](b)球拍握短圖示(c)球拍握長圖示

圖 3-19 其他握拍法(d) 處理網前球時握拍圖示(e)處理中後場球時握拍圖示 [41]

(a)平底鍋握拍法(b)西式握拍法(c)菜刀握拍法(d) 東方式握拍法 圖 3-20 其他握拍法

(46)

3.4 網球拍改良的科技

網球拍歷經木拍、金屬拍、碳纖維拍等演變,「科技」在製拍的發展中,已然成 為不可輕忽的趨勢,以下簡介網球拍的八大科技[42]。

1.岩纖維材料

將玄武岩加工製成極好的金屬纖維---火山岩纖維,此種纖維在耐熱、耐高溫、隔 音、抗震和堅固耐用等方面均優於其他任何纖維。2010 年 Wislon 將火山岩纖維與碳 纖維結合,引用到網羽拍的生產中,不但保留碳纖維的輕盈、堅硬、易控制的特性,

亦可發揮火山岩纖維在減震方面的卓越性能。

圖 3-21 岩纖維材料圖 2.能量橋和能量渠

”能量橋”技術透過對球拍結構尤其是拍孔的特殊處理,將圓孔變成方孔,使拍弦 在觸球瞬間可移動自如,起到舒緩線床的作用。”能量渠”可以孔以鞏固能量橋並增加 球拍的操控穩定性。

圖 3-22 能量橋與能量橋示意圖 3.雙重材料技術

採用雙重材料設計,拍喉(拍頸) 處採用高密度碳纖維,硬度大,使拍網更有 力量,拍框則採用晶體碳纖維(石墨結構材料),使拍框本身對球的衝擊有更多的抵

天然火山岩 碳纖維 火山岩纖維

(47)

抗阻力。拍框條系統也一樣使用雙重材料,外部穿線孔採用較柔軟的材料,內部採用 較硬的材料,360 度放置在球拍上,以更好吸收振度。

圖 3-23 雙重材料運用圖示 4.奈米凝膠

一種會自動改變性質的聰明材料,可以隨易被擠壓成各種形狀,在靜止或緩慢移 動狀態下,凝膠的分子之間會互相分離,而一旦受到高速衝擊,分子將互相交錯並鎖 在一起,變得格外堅硬,外力一消失,凝膠又自動恢復柔軟。將此材料內置在球拍最 易彎曲處—拍喉(拍頸),凝膠可在奈秒內對運動員的需求做出反應:在慢擊球或切 球時該材料可吸收撞擊力以提供柔軟擊球,而在快速擊球時,他也會增強必須的硬度 以創造出更大的擊球威力。

圖 3-24 奈米凝膠性質模擬圖示(a)凝膠具柔軟性示意圖

(b)靜止或緩慢時凝膠分子互相分離圖示 (c)受高速撞擊時分子交錯緊密圖示 5. 鐵氟龍

一種樹脂材料,具有耐熱、耐低溫、防鏽蝕、不沾著和自潤等特性。將此種材料 運用到網球拍的拍框條和護線管中,因其自潤性質,使得網線在碰撞護框條時所產生 的摩擦力較小,進而損失較少的能量,產生更大的威力。

參考文獻

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