NES手柄控制的機械臂

學工科或電子類專業的同學玩過甚至DIY過機械臂的應該不少，不過很多時候可能費盡腦筋也得不到很好的效果。今天咱們就介紹一種相對簡易可行、控制靈敏的自制機械臂，而且還是用NEs手柄來控制!所謂NEs是歐美的叫法，其實就是經典的FC游戲機，咱們一般也叫紅白機。總之用這個復古手柄來控制機械臂，操作相當方便，而且也足夠吸引別人眼球了。下面咱們就正式開講，不過這次的DlY再怎么說也算是個比較浩大的工程，所以各位一定得看仔細了!

Step 1 工具和材料

工具：由于不少金屬和塑料材料都需要我們進行加工，因此以下工具是必備的：用于切割的旋轉銼刀，一個好用的電鉆，以及30W的電烙鐵。

材料：

螺絲螺帽若干；NES手柄連接器；塑料扎帶；NES手柄(其他同類型的手柄也行)；一個鉛塊用于配重(或者其他合適的重物)；一些塑料齒輪，留著備用。

Step 2 拆解打印機

剩下所需的大部分零件都是從一臺壞掉的惠普打印機上拆下來的，所謂物盡其用嘛。類似的打印機也可以拿來拆解，當然前提是這臺打印機確實已經報廢了。咱們先把打印機的外殼部分拆下來，后面很多部件可以直接從這上面取材加工。比如這一大一小兩個步進電動機就是來自打印機的尸體。后面我們要把這兩個電動機用在機械臂的關節等部位上，以提供動力。

Step 3 金屬部件加工

找來一些金屬板之類的東西相信對各位來說也不是難事。不過咱們還是繼續發揮廢物利用的精神，只需要一個變壓器的鐵芯基本就能搞定這些金屬小件。在加工之前，咱們先得畫好圖紙樣板，接著就按照樣板用旋轉銼刀以及電鉆進行切割和鉆孔工作吧。手上活一定得細，不光是講究造型，合適的大小才能保證后面能順利進行裝配。造型做好以后，最好再上點涂料防腐蝕。最后我們一共得到這5個金屬小件，可千萬別小瞧它們的作用。除了這幾個小件，還得做機械臂的支架部分。還好我們一樣可以從打印機上面取得兩個長鐵塊，然后咱們把它們焊接成一個U型，如果你怕自己焊不好，可以交給街邊的修理鋪什么的幫忙焊一下。焊接好以后，咱們再按照前面做金屬小件的方法補上幾個件，原則還是一樣，盡量精細一點。最后把所有的金屬件匯總—下，看看有沒有什么遺漏的。同樣地，咱們還是上點漆保護—下。

step 4 塑料部件加工

處理完金屬部件，咱們再來處理塑料的部分。先在打印機的側面找到這個之前安裝齒輪的部位，然后以凹孔為中心裁剪出一個菱形，留著后面裝配齒輪和步進電動機。

接著在一塊平板上裁剪出這樣幾個小件，先畫出模板，再依次切割加工。鉆好孔安裝螺絲，后面再用來固定底座。

step 5 制造底座底座的材料咱們還是以木材為主，這樣方便固定。當然了，得盡量選擇結實平整的木料。首先我們準備好以下幾件木材：一塊54X16厘米的長木板，一塊11x11厘米的方木板，四個2x3厘米的小木塊。接下來按照圖中的樣子把四個小木塊放在長木板上調整好合適的距離，總之要和我們之前從打印機上拆下的鋼管長度相適宜。然后再用之前做好的凸型部件結合螺絲，把鋼管固定在小木塊上。僅僅這樣當然是不夠的。我們還得用11X11厘米的方木板做一個平臺，好讓機械臂能在上面橫向移動。平臺和鋼管的連接處則利用之前準備好的套環和塑料扎帶來固定，調整好位置后把平臺取下來，等安裝好支架再放上去。做活做全套，最后還是給所有的木料上下漆吧。

Step 6 組裝機械手

控制機械手的關鍵元件是一個伺服電動機，這玩意兒可以從網上搞到。至于其他的部件大家同樣可以看看身邊有沒有合適的材料可以物盡其用。這里我們還是從塑料板上裁剪出了幾個部件，然后再用螺絲和齒輪裝配成機械手的骨架，記住兩個齒輪一定要能夠順暢地咬合。然后就得讓伺服電動機上場了，這玩意兒的功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度，是自動控制設備中常見的元件。咱們先把它用螺絲固定在機械手的上方，再找來一根8厘米左右長度的鋁管來做機械手的前臂。

step 7 組裝肘部

要組裝好肘部，咱們得先把之前準備的幾個金屬部件組裝成圖中的形狀。然后把小號的步進電動機組裝在上面，只要前面的活夠細的話，組裝起來應該沒太大問題。

Step 8 組裝前后臂

組裝前后臂的關鍵是做好連接桿。拿出之前準備的Y型部件，再利用兩個凸型部件把齒輪固定在Y型部件的中間，接著再組裝到肘部上。最后在Y型部件的后面固定好一根20厘米左右長度的鋁管作為后臂。

Step 9 完成支架

支架部分一定要夠牢固，而且得多試驗下機械臂合適的高度，千萬別因為配重不平衡而東倒西歪。

把之前焊好的U型部件固定在平臺的一邊，并安裝上一根連桿，在連桿一端安裝好一個較大的傳動齒輪，

接著按照圖中的樣子組裝好另一個U型部件，并把它固定在相鄰的平臺另一邊。這個U型部件是用來安裝另一個步進電動機的。

接下來拿出之前準備好的菱形部件，把齒輪安裝在上面，最后再安裝上另一個步進電動機，確保它能順暢地帶動這個齒輪。

然后把用于配重的鉛塊固定在后臂上，調整好合適的位置后，再把連桿通過幾個小部件固定好。這樣一來，機械臂的支架就算基本完成了。

Step 10 安裝履帶

最后咱們再來做一個小型的傳動履帶，用來帶動機械臂在底座上橫向移動。當然，還得在履帶中間用些小技巧來卡住平臺。

現在我們還得另外找一個電動機，安裝在履帶的一端以提供動力。記得要讓履帶保持一定的張力，讓齒輪能順暢地帶動履帶。

履帶和電機都裝好以后，把平臺安裝上去好好調試—下，看看會不會發生卡殼等問題。

Step 11 組裝電路板

電路板也是從別的玩意兒上拆下來再依次安裝元件的，對于經常玩電路的同學來說也沒有太大的難度，只需在焊接的時候細致一點。電路板包括一個小板和一個大板，咱們先來看小板，小板是用來驅動電動機的，包括一個pic 16f628a單片機芯片，一個uln2003電路，搞定后連接在大板上。接著是大板，咱們得把NES手柄連接器裝在上面，順帶再安裝一個LED做指示燈。

Step 12 編程

至于給單片機編程的工作，就要靠各位自己去研究了，同樣地，我們會把編程代碼和設計圖紙放在《Geek》論壇上，提供給有興趣的同學。總之這里用的主要是JDM編程器和WinPic 800編程軟件，分別給大板和小板編好控制程序。

Step 13 最后組裝

激動人心的時候到了。所有的步驟搞定后，咱們可以來進行最后的組裝。總之該接的接上，該調試的調試。最后咱們只需接上NES手柄，就可以好好地調教一下這個個頭雖小卻靈活十足的“怪手”了!

后記：

其實要DlY一個機械臂，方法都是大同小異的，差異的無非是所用的材料和控制方式的不同。本文雖然細節繁多，但也只是拋磚引玉，大家只要掌握了大概的思路，完全可以充分發揮各自的想像力，DIY出具有鮮明特色的機械臂來。要知道這玩意兒其實沒你想的那么復雜!