阿信助教為了要做一些危險實驗，總是需要一個替身來幫我拿電線，於是我組了下圖這台 機器手臂 ，它其實是個玩具，但即便是玩具，只要對我的實驗有幫助，那就是好用的工具。
外包裝就長下圖這個樣子，其實很大盒，我想任何小朋友拿到應該都會很開心，雖然我這年紀已經沒那種雀躍感，但拿起來也覺得還頗有分量的。
簡單開箱一下內容物，它跟一般的模型零件包並無不同，只是多了很多電路板、齒輪與馬達的電子零件，我當時以為憑藉著我模型達人以及電子電機的經驗，就能順利組裝，後來發現其實沒那麼簡單，它還是有很多小細節需要注意喔，所以說明書一定要看仔細，不然到時候要全部拆開重做你一定會罵髒話。
齒輪箱組裝
第一個要組裝的就是齒輪箱，它的功能就是減速，因為小馬達的轉速快，扭力低，旋轉時只單單用手指捏住它就可以讓它停止，這樣是不能拿來直接驅動手臂的，一定要有減速齒輪的結構，才能將高轉速降為低轉速，同時又能增加扭力，或稱為轉矩Torque、力矩Moment，我們才有機會看到機器手臂夾重物。
電池盒組裝
再來要裝電池盒，它的電池盒有一部分是需要自己DIY組裝的，也就是正負極輸出的部分，下圖就是負極的簧片，這裡要注意簧片的邊上有個倒叉的結構，這是要讓簧片能達到插得進去拔不出來的目的，但我聽說很多人還是會逆著幹，硬是要反過來插，哇! 他們的手指真有力，別急著笑他們，說不定你自己也會中招，想知道原因嗎?
他們會硬幹的原因就在下圖，負極的簧片有一邊會有一個突起的焊接端子，它其實應該是下方，安裝前必須先將端子往後折才能將簧片插入電池盒，下圖中是已經將端子往後折的狀況，如果你太興奮而失去理智，一方面沒有將它往後折，另一方面還可能會把焊接端子當作是方向的暗示，結果你以為端子要往上，於是就會變成逆著幹。其實端子是要往上沒錯，只不過是要往後折之後的往上。
接著是正極簧片的組裝，有了前面的經驗，我當然很自信的把到插結構往下，焊接端子往後折，只不過太過自信的結果就是折錯邊，由於正極簧片中央有一塊凸點，原本應該要把焊接端子往凸點背後彎折，結果我卻往前折，因為雖然有凸點，但是乍看之下正面反面都一樣如下圖，於是就裝錯了，下圖是正確的示範。
既然彎錯邊，我只好把焊接端子扳開重新彎到另外一側，通常金屬只要前後彎折幾次就會因為金屬疲勞而斷裂，還好這次焊接端子沒有斷掉，下圖的電池盒正極簧片是正確的圖示。
機身手臂組裝
前面做的東西都算是零件類，現在開始才要把這些大零件組裝起來，從這裡開始就能看出機器手臂的雛型，下圖是底座，圓盤內有一組減速齒輪負責手臂的左右旋轉，圓盤上有另一組減速齒輪負責第一節手臂的上下轉動。
再來是第二節手臂的組裝，它是由兩組減速馬達構成如下圖，一個控制自己，另一個控制待會要組裝的手掌，兩組齒輪的顏色不同，我想是為了做防呆，但從齒輪箱的結構來看，它們的結構是相同的，所以我也不確定它防呆的目的是甚麼。
終於組裝到手掌了如下圖，這裡的手掌裡面有一組減速齒輪，用來控制手指抓取的動作。可能有人會想到，當馬達轉動讓手指越來越靠近，齒輪會不會到最後因卡死而崩牙故障啊? 這部分不用擔心，它在齒輪箱裡面有設計了滑脫的結構，也就是當應力到某個程度時，齒輪彼此會互相滑開，這原理跟扭力板手相同，扭力到了就會滑開，這時就會聽到噠、噠、噠的聲音，雖然聽起來很可怕，但其實不用擔心，這表示保護措施啟動了。
將每一節手臂組裝起來之後，就能看出它的全貌，大致上長得就如下圖，但目前還只有外型而已，電控的部分都還沒有接，至於手掌會下垂，是因為支撐它的驅動桿還沒有裝上去。
把兩支驅動桿裝上之後，手掌就能抬高了，這樣手臂看起來就有氣勢多了，但目前也僅止於將肌肉組裝好而已，剩下的神經網路，也就是電控的部分才正要開始。
電控功能組裝
最後來到電子控制功能的組裝如下圖，電池盒上方的電路板，它的功能很簡單，就是把電池的電流分送給需要的馬達，一切都是手動控制，它不是自動控制，沒有微處理器，也沒有極限開關，因此它不知道手臂是否頂到底，所以才會使用滑脫機制來避免齒輪崩牙，對我來說這樣的機器手臂真的陽春到不行，但對於小朋友來說，應該是很棒的體驗，這已經算是機電整合了。
前面我在組裝電池盒的時候，我就有發現它在電池盒內四顆電池的中央簧片，有焊一條橘色的線，當時我有好奇這是做甚麼用的，在我看到上圖的電路板之後，我瞬間理解它的原理，它就是把中央簧片作為參考電位Ground，也就是上圖中央的GND橘色線，所以4顆電池就被分為上下各2顆，分別可以供應+3V與-3V，也就是上圖右方的紅色線與黑色線，這麼一來就可以供應正負電壓給馬達，因而產生正轉與反轉。
既然要手動控制馬達，就一定會有一個遙控器，只不過它是有線的遙控器，構造也很簡單，就只是一堆開關，一條電線對應一個負載，目的就是用來讓我們決定要將電源分派到那些馬達。
全部組完之後，就如下圖這個樣子，還真有點小小的成就感，畢竟花了我六小時啊，包括重作的部分。如果是小朋友做這台，我想應該會更久，這裡面細節很多呢，但做完的話應該要裱框做紀念了。
改裝外部供電
做完之後當然要試機，所以需要電池，但它需要的是一號電池，而且一次還需要4顆，這真是傷腦筋，對我來說家裡會使用一號電池的東西只有熱水器，只為了試機去賣4顆一號電池，似乎不划算，所以我決定將電源改為由外部的電源供應器供電。
根據前一段對於電源的敘述，我需要將+3V、GND、-3V的來源，由電池盒改為電源供應器如下圖，所以我把電路板中間的橘色線GND拔除，改用來自電源供應器的黑色接地線，再把電池盒的+3V紅色線與-3V黑色線拔除，改用來自電源供應器的紅色線與藍色線，如此就可以讓電源完全來自外部的電源供應器。
至於電源供應器的接法就如下圖，我這台電源供應器有兩個Channel，各自都設定為3V，然後設定為串聯，所以兩個Channel會自己在電源供應器內串連起來，下圖中電源的黑色輸出端子就是兩個Channel的連接處，所以會接到上圖電路板的GND黑色線，電源左邊的紅色輸出端子就是+3V，所以接到上圖中的電路板紅色線，至於電源右邊的紅色輸出端子就是-3V，所以會接到上圖電路版的藍色線。
接好電源之後接著就要實際測試一下了，如下圖當我推動遙控器的搖桿，機器手臂確實有轉動，你看下圖電源供應器的Channel1電流讀值大約是140mA，如果搖桿推反方向的話，則會變成Channel 2輸出約140mA，所以電流就如同我剛才推測的一樣，正反轉的控制確實是利用兩組正負極的電源來控制馬達。
公差
附帶說明一下，一般來說工業用的機器手臂都會要求精度，也就是若設定手臂要轉30度時，基本上它就不能轉到30.5度，你說只多了0.5度行不行? 那就看使用者的接受範圍在哪裡。那真的會多了0.5度嗎? 會的，因為齒輪之間都有間隙，即便馬達不動，與它相連的齒輪則會因為間隙而存在些許的轉動誤差，在設計的階段就是所謂的公差，所以即便兩個齒輪的間隙很小，隨著齒輪數量的增加，公差就會疊加放大，而這個公差就是未來的誤差來源。也就是即便我們把手臂設定在某個角度，但實際上手臂呈現的角度會有一個誤差範圍，以我這台機器手臂來說，就算馬達沒有轉動，我單單把末端的手掌往上抬，就可以抬高大約5cm如下圖，這就是這台機器手臂的公差，雖然這個誤差看起來很多，但只要公差能符合需求就不會有問題，例如這台本身就是定位在玩具，本來就不太需要太計較公差這種問題，而我剛好只是要用它來拿電線，其實就沒差；但如果是工業用的機器手臂，誤差5cm那當然就不能接受了。
馬達不會轉
其實當我在測試機器手臂的時候，有發現其中一個伺服馬達不會轉，於是只得再把整個手臂拆解，把馬達拿出來，為了確認是馬達的問題，我直接把3V接入這顆馬達測試，結果真的不會轉。
原本是想要請廠商換一顆新的馬達給我，但這要寄來寄去實在有點麻煩，而且後來我想到，這種直流馬達裡面都是用電刷導電，如果轉子與電刷之間有髒汙，可能就無法通電造成馬達不轉，如果真的是這樣，不如我先用手指把馬達轉一轉，或許有機會讓髒污掉落，馬達應該就會通電了。於是我馬上伸出手指轉了一下馬達，然後試著再接上3V的電源，哇! 果然馬達就順利轉動了。
所以整個機器手臂的組裝過程其實有點曲折，如果對於電子電機不是很熟悉的朋友，可能真的會卡關很久，希望這篇分享文可以幫助到大家。
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