NES手柄控制的机械臂

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学工科或电子类专业的同学玩过甚至DIY过机械臂的应该不少，不过很多时候可能费尽脑筋也得不到很好的效果。今天咱们就介绍一种相对简易可行、控制灵敏的自制机械臂，而且还是用nes手柄来控制!所谓NEs是欧美的叫法，其实就是经典的FC游戏机，咱们一般也叫红白机。总之用这个复古手柄来控制机械臂，操作相当方便，而且也足够吸引别人眼球了。下面咱们就正式开讲，不过这次的DlY再怎么说也算是个比较浩大的工程，所以各位一定得看仔细了!

Step 1 工具和材料

工具：由于不少金属和塑料材料都需要我们进行加工，因此以下工具是必备的：用于切割的旋转锉刀，一个好用的电钻，以及30W的电烙铁。

材料：

螺丝螺帽若干；NES手柄连接器；塑料扎带；NES手柄(其他同类型的手柄也行)；一个铅块用于配重(或者其他合适的重物)；一些塑料齿轮，留着备用。

Step 2 拆解打印机

剩下所需的大部分零件都是从一台坏掉的惠普打印机上拆下来的，所谓物尽其用嘛。类似的打印机也可以拿来拆解，当然前提是这台打印机确实已经报废了。咱们先把打印机的外壳部分拆下来，后面很多部件可以直接从这上面取材加工。比如这一大一小两个步进电动机就是来自打印机的尸体。后面我们要把这两个电动机用在机械臂的关节等部位上，以提供动力。

Step 3 金属部件加工

找来一些金属板之类的东西相信对各位来说也不是难事。不过咱们还是继续发挥废物利用的精神，只需要一个变压器的铁芯基本就能搞定这些金属小件。在加工之前，咱们先得画好图纸样板，接着就按照样板用旋转锉刀以及电钻进行切割和钻孔工作吧。手上活一定得细，不光是讲究造型，合适的大小才能保证后面能顺利进行装配。造型做好以后，最好再上点涂料防腐蚀。最后我们一共得到这5个金属小件，可千万别小瞧它们的作用。除了这几个小件，还得做机械臂的支架部分。还好我们一样可以从打印机上面取得两个长铁块，然后咱们把它们焊接成一个U型，如果你怕自己焊不好，可以交给街边的修理铺什么的帮忙焊一下。焊接好以后，咱们再按照前面做金属小件的方法补上几个件，原则还是一样，尽量精细一点。最后把所有的金属件汇总―下，看看有没有什么遗漏的。同样地，咱们还是上点漆保护―下。

step 4 塑料部件加工

处理完金属部件，咱们再来处理塑料的部分。先在打印机的侧面找到这个之前安装齿轮的部位，然后以凹孔为中心裁剪出一个菱形，留着后面装配齿轮和步进电动机。

接着在一块平板上裁剪出这样几个小件，先画出模板，再依次切割加工。钻好孔安装螺丝，后面再用来固定底座。

step 5　制造底座底座的材料咱们还是以木材为主，这样方便固定。当然了，得尽量选择结实平整的木料。首先我们准备好以下几件木材：一块54X16厘米的长木板，一块11x11厘米的方木板，四个2x3厘米的小木块。接下来按照图中的样子把四个小木块放在长木板上调整好合适的距离，总之要和我们之前从打印机上拆下的钢管长度相适宜。然后再用之前做好的凸型部件结合螺丝，把钢管固定在小木块上。仅仅这样当然是不够的。我们还得用11X11厘米的方木板做一个平台，好让机械臂能在上面横向移动。平台和钢管的连接处则利用之前准备好的套环和塑料扎带来固定，调整好位置后把平台取下来，等安装好支架再放上去。做活做全套，最后还是给所有的木料上下漆吧。

Step 6 组装机械手

控制机械手的关键元件是一个伺服电动机，这玩意儿可以从网上搞到。至于其他的部件大家同样可以看看身边有没有合适的材料可以物尽其用。这里我们还是从塑料板上裁剪出了几个部件，然后再用螺丝和齿轮装配成机械手的骨架，记住两个齿轮一定要能够顺畅地咬合。然后就得让伺服电动机上场了，这玩意儿的功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度，是自动控制设备中常见的元件。咱们先把它用螺丝固定在机械手的上方，再找来一根8厘米左右长度的铝管来做机械手的前臂。

step 7 组装肘部

要组装好肘部，咱们得先把之前准备的几个金属部件组装成图中的形状。然后把小号的步进电动机组装在上面，只要前面的活够细的话，组装起来应该没太大问题。

Step 8 组装前后臂

组装前后臂的关键是做好连接杆。拿出之前准备的Y型部件，再利用两个凸型部件把齿轮固定在Y型部件的中间，接着再组装到肘部上。最后在Y型部件的后面固定好一根20厘米左右长度的铝管作为后臂。

Step 9 完成支架

支架部分一定要够牢固，而且得多试验下机械臂合适的高度，千万别因为配重不平衡而东倒西歪。

把之前焊好的U型部件固定在平台的一边，并安装上一根连杆，在连杆一端安装好一个较大的传动齿轮，

接着按照图中的样子组装好另一个U型部件，并把它固定在相邻的平台另一边。这个U型部件是用来安装另一个步进电动机的。

接下来拿出之前准备好的菱形部件，把齿轮安装在上面，最后再安装上另一个步进电动机，确保它能顺畅地带动这个齿轮。

然后把用于配重的铅块固定在后臂上，调整好合适的位置后，再把连杆通过几个小部件固定好。这样一来，机械臂的支架就算基本完成了。

Step 10 安装履带

最后咱们再来做一个小型的传动履带，用来带动机械臂在底座上横向移动。当然，还得在履带中间用些小技巧来卡住平台。

现在我们还得另外找一个电动机，安装在履带的一端以提供动力。记得要让履带保持一定的张力，让齿轮能顺畅地带动履带。

履带和电机都装好以后，把平台安装上去好好调试―下，看看会不会发生卡壳等问题。

Step 11 组装电路板

电路板也是从别的玩意儿上拆下来再依次安装元件的，对于经常玩电路的同学来说也没有太大的难度，只需在焊接的时候细致一点。电路板包括一个小板和一个大板，咱们先来看小板，小板是用来驱动电动机的，包括一个pic 16f628a单片机芯片，一个uln2003电路，搞定后连接在大板上。接着是大板，咱们得把NES手柄连接器装在上面，顺带再安装一个LED做指示灯。

Step 12 编程

至于给单片机编程的工作，就要靠各位自己去研究了，同样地，我们会把编程代码和设计图纸放在《Geek》论坛上，提供给有兴趣的同学。总之这里用的主要是JDM编程器和WinPic 800编程软件，分别给大板和小板编好控制程序。

Step 13 最后组装

激动人心的时候到了。所有的步骤搞定后，咱们可以来进行最后的组装。总之该接的接上，该调试的调试。最后咱们只需接上NES手柄，就可以好好地调教一下这个个头虽小却灵活十足的“怪手”了!

后记：

其实要DlY一个机械臂，方法都是大同小异的，差异的无非是所用的材料和控制方式的不同。本文虽然细节繁多，但也只是抛砖引玉，大家只要掌握了大概的思路，完全可以充分发挥各自的想像力，DIY出具有鲜明特色的机械臂来。要知道这玩意儿其实没你想的那么复杂!