TWI816595B - 動態肌力分析方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種動態肌力分析方法,偵測肌力於動態情形下,其所對應之作用力時間數列資訊,並進一步運算取得動態肌力參數,而可實現全面性的肌力評估,並且直觀的瞭解各個數據表現。
Description
一種肌力分析方法,特別是涉及一種動態肌力分析方法。
近年運動越趨科學化,特別是開始注重功能性訓練,透過分析各種運動的需求,評估自身的強項與弱項,典型的評估方法為肌力測試,惟此種方式大多透過某些體能測試項目,例如:槓鈴蹲舉、等速肌力儀、握力計、每分鐘手臂二頭肌彎舉或30秒內從椅子上站起坐下的次數,如此一來,評估的面向將十分單一,也無法確切得知實際動態動作中肌力情形,特別是下肢動態性肌力,過往大多透過觀察垂直跳類型動作,例如:反向跳躍與下蹲跳所產生的最大力量或是跳躍高度進行評估,惟每位受試者的身形特質皆不同,單一評估並無法適用於全體,傳統方式亦缺乏直觀的數據表現模式。
為此,對於如何提供精準肌力評估方法,使其可以全面性的評估及直觀的瞭解各個數據表現為本領域人員亟欲改善之缺失,本發明提供一種動態肌力分析方法,藉由取得肌力對應的作用力時間數列資訊,進一步運算產生動態肌力參數,此一參數亦包含多階段的各項指數,亦可採用肌力圖像資訊作為表達方式,使用者可以更直觀的瞭解分析結果,改善傳統方法的缺失,並依據客觀的力學角度與最佳化計算,實現精準評估。
本發明之主要目的,係提供一種動態肌力分析方法,偵測肌力對應之作用力時間數列資訊,並進一步運算取得動態肌力參數,得到全面性的評估及直觀的瞭解各個數據表現。
為了達到上述之目的,本發明之一實施例係揭示一種動態肌力分析方法,步驟包含:偵測並取得一肌力對應之一第一作用力時間數列資訊;運算該第一作用力時間數列資訊,以產生複數個階段分別對應之一時間資訊、一作用力值、一功率資訊及一位移資訊;及運算該些個階段對應之該時間資訊、該作用力值、該功率資訊及該位移資訊,以輸出一第一動態肌力參數。
於較佳實施例中,該些個階段包含一動作起始階段、一下蹲階段、一制動起始階段、一推蹬階段、一離地階段及一著地階段。
於較佳實施例中,該第一動態肌力參數包含一跳躍高度、一反應力量指數、一推蹬力資訊、一下蹲資訊、一制動資訊、一向心力資訊及一離心資訊。
於較佳實施例中,於運算該些個階段對應之該時間資訊、該作用力值、該功率資訊及該位移資訊,以輸出一第一動態肌力參數之步驟中,輸入一身高資訊,運算該身高資訊及該第一動態肌力參數,以產生一標準化動態肌力參數。
於較佳實施例中,於輸入一身高資訊,運算該身高資訊及該第一動態肌力參數,以產生一標準化動態肌力參數之步驟中,運算該標準化動態肌力參數與一預設標準化動態肌力參數,以產生對應之一第二動態肌力參數,其中,該第二動態肌力參數包含一跳躍高度、一反應力量指數、一推蹬力資訊、一下蹲資訊、一制動資訊、一向心力資訊及一離心資訊。
於較佳實施例中,以該第二動態肌力參數繪製對應之一肌力圖像資訊。
於較佳實施例中,該肌力圖像資訊為雷達圖、柱狀圖、圓餅圖、散佈圖或氣泡圖。
於較佳實施例中,於偵測並取得一肌力對應之一第一作用力時間數列資訊之步驟中,運算該第一作用力時間數列資訊之一平均數,以取得一體重資訊。
於較佳實施例中,於運算該第一作用力時間數列資訊之一平均數,以取得一體重資訊之步驟中,以該第一作用力時間數列資訊與一第一演算法將該體重資訊歸零,產生一第二作用力時間數列資訊,並以該第二作用力時間數列資訊與一第二演算法進行運算,產生一重心加速度時間數列資訊、一重心速度時間數列資訊、一重心位移時間數列資訊及一重心功率時間數列資訊。
於較佳實施例中,於以該第一作用力時間數列資訊與一第一演算法將該體重資訊歸零,產生一第二作用力時間數列資訊,並以該第二作用力時間數列資訊與一第二演算法進行運算,產生一重心加速度時間數列資訊、一重心速度時間數列資訊、一重心位移時間數列資訊及一重心功率時間數列資訊之步驟中,以該第二作用力時間數列資訊繪製一第一曲線圖,以該重心速度時間數列資訊繪製一第二曲線圖,以該重心位移時間數列資訊繪製一第三曲線圖,及以該重心功率時間數列資訊繪製一第四曲線圖。
本發明之有益功效在於透過實施例之方法,使用者可以更直觀的瞭解分析結果,改善傳統方法的缺失,並依據客觀的力學角度與最佳化計算,實現精準評估。
為讓本發明上述及/或其他目的、功效、特徵更明顯易懂,下文特舉較佳實施方式,作詳細說明於下:
請參閱第1圖,其為本發明之一實施例之方法流程圖。如圖所示,本發明之動態肌力分析方法,包含步驟如下:
步驟S1:偵測並取得一肌力對應之一第一作用力時間數列資訊;
步驟S2:運算該第一作用力時間數列資訊,以產生複數個階段分別對應之一時間資訊、一作用力值、一功率資訊及一位移資訊;及
步驟S3:運算該些個階段對應之該時間資訊、該作用力值、該功率資訊及該位移資訊,以輸出一第一動態肌力參數。
如步驟S1所示,於一實施例中,係以測力平台取得肌力對應之第一作用力時間數列資訊,並以測試下肢肌力為例,使用者可於測力平台上進行跳躍,而取得其對應之第一作用力時間數列資訊,但不在此限。
於一實施例中,將取得之第一作用力時間數列資訊進行平均數的運算,可以取得對應於使用者之體重資訊,同時,將第一作用力時間數列資訊以第一演算法將該體重資訊歸零,產生第二作用力時間數列資訊,並可透過第二作用力時間數列資訊與第二演算法進行運算,產生重心加速度時間數列資訊、重心速度時間數列資訊、重心位移時間數列資訊及重心功率時間數列資訊,但不在此限。
於一實施例中,以第二作用力時間數列資訊可以繪製出第一曲線圖,以重心速度時間數列資訊可以繪製第二曲線圖,以重心位移時間數列資訊可以繪製第三曲線圖,及以重心功率時間數列資訊可以繪製第四曲線圖,但不在此限,曲線圖可以更直觀的看出各個數據的關聯性,同時,該些個曲線圖亦可透過手動調整。
於一實施例中,第一演算法為Fz’=Fz-m
9.81,其中,Fz為第一作用力時間數列資訊;Fz’為第二作用力時間數列資訊;及m為使用者之體重,而第一曲線圖則呈現第二作用力時間數列資訊與時間關係的曲線圖。
而第二演算法係對應欲取得之時間數列資訊所需之公式,並詳細說明如下:
於一實施例中,重心加速度時間數列資訊係為第二作用力時間數列資訊除以體重資訊;而重心速度時間數列資訊則為V
0+ʃa dt,其中,V
0為重心初速度;a為重心加速度時間數列資訊,因此第二曲線圖則可呈現重心速度時間數列資訊與時間關係的曲線圖。
於一實施例中,重心位移時間數列資訊為S
0+ʃV dt,其中,S
0為重心位移初始位置;V為重心速度時間數列資訊,因此第三曲線圖則可呈現重心位移時間數列資訊與時間關係的曲線圖。
於一實施例中,重心功率時間數列資訊為Fz
V,其中,Fz為第一作用力時間數列資訊;V為重心速度時間數列資訊,因此第四曲線圖則可呈現重心功率時間數列資訊與時間關係的曲線圖。
如步驟S2所示,運算第一作用力時間數列資訊,而可產生複數個階段分別對應的時間資訊、作用力值、功率資訊及位移資訊,請一同參閱第2圖,其為本發明之一實施例之各階段示意圖。如圖所示,其包含四種曲線,分別為垂直地面反作用力曲線、功率曲線、重心垂直位移曲線及速度曲線。
以垂直地面反作用力曲線來看,該些個階段係包含動作起始階段、下蹲階段、制動起始階段、推蹬階段、離地階段及著地階段,換言之,動作起始階段為動作開始A;準備起跳過程則有最大失重點B、制動起始階段為制動開始C;下蹲階段則為動作開始A至重心最低點D的期間;離心制動階段為制動開始C至重心最低點D的期間;重心最低點D至離地瞬間F為推蹬階段,最大推蹬力E為制動開始C至離地瞬間F間的最大力值,接續則為離地階段即離地瞬間F至著地瞬間G,最終則為著地階段即著地瞬間G後。
於一實施例中,動作開始A的位置係由前述第二作用力時間數列資訊小於(-2.5%
m
9.81) [不限於2.5%mg,應是一個使用者可自行定義的值]的瞬間點;離地瞬間F的位置係由前述第二作用力時間數列資訊小於(-m
9.81+10牛頓)[不限於10牛頓,應是一個使用者可自行定義的值]的瞬間點;最大推蹬力E的位置係由動作開始A至離地瞬間F之間第二作用力時間數列資訊最大值的瞬間點;最大失重點B的位置係由動作開始A至最大推蹬力E之間第二作用力時間數列資訊最小值的瞬間點;制動開始C的位置係由動作開始A至最大推蹬力E之間的重心速度時間數列資訊的最小值瞬間點;重心最低點D係由動作開始A至離地瞬間F之間的重心位移時間數列資訊的最小瞬間點,反之,重心最高點位置可由動作開始A至離地瞬間F之間的重心位移時間數列資訊的最大瞬間點;及著地瞬間G係由重心最高點位置至偵測所取得之資料結束之間第一作用力時間數列資訊大於10牛頓[不限於10牛頓,應是一個使用者可自行定義的值]的瞬間點。
以功率曲線來看,於制動開始C與重心最低點D之間具有最大離心功率H,而於重心最低點D至離地瞬間F則具有最大向心功率I,但不在此限,於一實施例中,最大離心功率H的位置係由動作開始A至重心最低點D之間的重心功率時間數列資訊最小值的瞬間點;及最大向心功率I的位置係由動作開始A至離地瞬間F之間的重心功率時間數列資訊最大值的瞬間點。
於一實施例中,更可以計算離心期的總功,即取動作開始A至重心最低點D之間的重心功率時間數列資訊積分,而向心期的總功則取重心最低點D至離地瞬間F之間的重心功率時間數列資訊積分,但不在此限。
以重心垂直位移曲線來看,在重心最低點D取其左右兩側位移1公分處,分別為攤還期開始點J及攤還期結束點K,且,於重心最低點D至離地瞬間F的期間為向心推蹬階段,而離地瞬間F至著地瞬間G則為騰空階段。
於一實施例中,攤還期開始點J的位置係由最接近重心最低點D的重心位移時間數列資訊+0.01m的瞬間點,其中,m為公尺;及攤還期結束點K的位置係由最接近重心最低點D與其後100筆資料之間的重心位移時間數列資訊+0.01m的瞬間,以分別取得攤還期開始點J與攤還期結束點K的時間資訊及位移資訊,但不在此限。
以速度曲線來看,於制動開始C具有速度最小的特性,直到離地瞬間F前速度為最大,但不在此限。
如步驟S3所示,運算該些個階段對應之時間資訊、作用力值、功率資訊及位移資訊,以輸出第一動態肌力參數,於一實施例中,第一動態肌力參數包含跳躍高度、反應力量指數、推蹬力資訊、下蹲資訊、制動資訊、向心資訊及離心資訊,但不在此限。
於一實施例中,跳躍高度為[(T
G-T
F)
2/8]
9.81,其中,T
G著地瞬間G的時間;T
F離地瞬間F的時間。
於一實施例中,反應力量指數為JH/(T
F-T
A),其中,JH為跳躍高度;T
F離地瞬間F的時間;T
A動作開始A的時間。
於一實施例中,推蹬力資訊包含推蹬發力率及推蹬期時間,推蹬發力率為F
E/(T
E-T
C),其中,F
E為最大推蹬力E的作用力值;T
E為最大推蹬力E的時間;T
C為制動開始C的時間,而推蹬期時間為T
F-T
D,其中,T
F離地瞬間F的時間;T
D為重心最低點D。
於一實施例中,下蹲資訊包含下蹲發力率、下蹲期時間及下肢勁度,下蹲發力率為F
B/(T
B-T
A),其中,F
B為最大失重點B的作用力值;T
B為最大失重點B的時間;T
A動作開始A的時間,下蹲期時間T
C-T
A,其中,T
C為制動開始C的時間;T
A動作開始A的時間,下肢勁度為F
D/S
D,其中,F
D為重心最低點D的作用力值;S
D為重心最低點D的位移資訊。
於一實施例中,制動資訊包含制動發力率及制動期時間,制動發力率為F
D/(T
D-T
C),其中,F
D為重心最低點D的作用力值;T
D為重心最低點D的時間;T
C為制動開始C的時間,而制動期時間T
D-T
C,其中,T
D為重心最低點D的時間;T
C為制動開始C的時間。
於一實施例中,向心資訊包含前述的最大向心功率I及向心總功,以及離心資訊包含前述的最大離心功率H及離心總功,但不在此限。
於一實施例中,可以輸入使用者對應之身高資訊,並運算身高資訊及第一動態肌力參數,而產生標準化動態肌力參數,更進一步的,運算標準化動態肌力參數與預設標準化動態肌力參數,以產生對應之第二動態肌力參數,此一第二動態肌力參數,同樣包含跳躍高度、反應力量指數、推蹬力資訊、向心力資訊、下蹲資訊、制動資訊及離心資訊,但不在此限,其差異在於可將此一第二動態肌力參數繪製其對應的肌力圖像資訊,其中,肌力圖像資訊為雷達圖、柱狀圖、圓餅圖、散佈圖或氣泡圖,以雷達圖為例,雷達圖可將多種定量變數的資料對應至一軸上,其中心軸至少輻射出三個輻條,稱之為半徑,資料的值就對應到這些輻條上,而可直觀的顯示與預設標準化動態肌力參數的相似性、差異和離群值,但不在此限。
綜上所述,本發明之動態肌力分析方法,其偵測肌力對應之作用力時間數列資訊,而可進一步取得動態肌力參數,並可以繪製出各種曲線圖及對應之肌力圖像資訊,提供直觀及精準的分析結果,而符合本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例,但不能以此限定本發明實施之範圍;故,凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所做之簡單的等效改變與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
A:動作開始
B:最大失重點
C:制動開始
D:重心最低點
E:最大推蹬力
F:離地瞬間
G:著地瞬間
H:最大離心功率
I:最大向心功率
J:攤還期開始點
K:攤還期結束點
第1圖係為本發明之一實施例之方法流程圖;及
第2圖係為本發明之一實施例之各階段示意圖。
S1~S3:步驟
Claims (10)
- 一種動態肌力分析方法,步驟包含: 偵測並取得一肌力對應之一第一作用力時間數列資訊; 運算該第一作用力時間數列資訊,以產生複數個階段分別對應之一時間資訊、一作用力值、一功率資訊及一位移資訊;及 運算該些個階段對應之該時間資訊、該作用力值、該功率資訊及該位移資訊,以輸出一第一動態肌力參數。
- 依據請求項1所述之動態肌力分析方法,其中,該些個階段包含一動作起始階段、一下蹲階段、一制動起始階段、一推蹬階段、一離地階段及一著地階段。
- 依據請求項1所述之動態肌力分析方法,其中,該第一動態肌力參數包含一跳躍高度、一反應力量指數、一推蹬力資訊、一下蹲資訊、一制動資訊、一向心力資訊及一離心資訊。
- 依據請求項1所述之動態肌力分析方法,於運算該些個階段對應之該時間資訊、該作用力值、該功率資訊及該位移資訊,以輸出該第一動態肌力參數之步驟中,輸入一身高資訊,運算該身高資訊及該第一動態肌力參數,以產生一標準化動態肌力參數。
- 依據請求項4所述之動態肌力分析方法,於輸入該身高資訊,運算該身高資訊及該第一動態肌力參數,以產生該標準化動態肌力參數之步驟中,運算該標準化動態肌力參數與一預設標準化動態肌力參數,以產生對應之一第二動態肌力參數,其中,該第二動態肌力參數包含一跳躍高度、一反應力量指數、一推蹬力資訊、一下蹲資訊、一制動資訊、一向心力資訊及一離心資訊。
- 依據請求項5所述之動態肌力分析方法,其中,以該第二動態肌力參數繪製對應之一肌力圖像資訊。
- 依據請求項6所述之動態肌力分析方法,其中,該肌力圖像資訊為雷達圖、柱狀圖、圓餅圖、散佈圖或氣泡圖。
- 依據請求項1所述之動態肌力分析方法,於偵測並取得該肌力對應之該第一作用力時間數列資訊之步驟中,運算該第一作用力時間數列資訊之一平均數,以取得一體重資訊。
- 依據請求項8所述之動態肌力分析方法,於運算該第一作用力時間數列資訊之該平均數,以取得該體重資訊之步驟中,以該第一作用力時間數列資訊與一第一演算法將該體重資訊歸零,產生一第二作用力時間數列資訊,並以該第二作用力時間數列資訊與一第二演算法進行運算,產生一重心加速度時間數列資訊、一重心速度時間數列資訊、一重心位移時間數列資訊及一重心功率時間數列資訊。
- 依據請求項9所述之動態肌力分析方法,於以該第一作用力時間數列資訊與該第一演算法將該體重資訊歸零,產生該第二作用力時間數列資訊,並以該第二作用力時間數列資訊與該第二演算法進行運算,產生該重心加速度時間數列資訊、該一重心速度時間數列資訊、該重心位移時間數列資訊及該重心功率時間數列資訊之步驟中,以該第二作用力時間數列資訊繪製一第一曲線圖,以該重心速度時間數列資訊繪製一第二曲線圖,以該重心位移時間數列資訊繪製一第三曲線圖,及以該重心功率時間數列資訊繪製一第四曲線圖。
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