更#手做#詳細教學#夾娃娃機#opensource，生日禮物#圖超多

國立宜蘭大學電機工程學系

續集生出來了喔

一開始由於女朋友生日快到了，在網路上看到許多手做扭蛋機、什麼存錢筒之類的，就想說要做一個獨一無二的生日禮物，因為做過一台巧克力3D印表機，因此對於結構設計的部分不太擔心，但是程式的部分就是完全沒有接觸過，因此花了不少的時間在學習Arduino程式上面，在製作的過程中，也遭遇了許多的失敗與挫折，但最終還是成功地完成了這個特別的生日禮物。序以Arduino控制3顆360度伺服馬達控制爪子在空間中的絕對位置，並搭配1顆180度伺服馬達控制爪子，各方向以光學限位開關避免撞邊，整體設計要求外觀簡單、控制可靠度、維修模組化。製作流程主要分為以下7個階段一、整體規劃與設計(2周) 二、材料購買(2周) 三、程式撰寫(2周) 四、電路測試(3天) 五、機體製作與3D列印(3周) 六、整體測試與參數修改(1周) 七、完成第一階段，整體規劃與設計 1.整體外觀，先構想整台機器的大小以及規格，要考量到最大移動空間，以及零組件最少占用體積。 2.選定骨架使用6061鋁合金，市面上最常用的鋁型材，強度夠、重量輕。 3.底板與前面板，使用PP瓦楞板，容易取得、價格尚可，顏色較為美觀且切割與製作方便。 4.電子零件 4-1.X(左右)、Y(前後)、Z(上下)馬達，選用360度伺服馬達，控制上較步進馬達簡單，體積較小，扭力超高(1CM/19KG)，價格稍高。 4-2.抓子馬達，使用180度伺服馬達，可精準控制轉動角度，用以控制爪臂。 4-3.光學限位開關，X、Y使用光學限位開關，避免使用者移動過度，導致撞邊，使用光學開關而非機械式主要因為是非直接觸碰式開關，有較大的緩衝範圍。 4-4.按鈕，他就是按鈕。 4-5.投幣孔感應，一樣以光學限位開關作為感應，錢幣通過可感應。 4-6.Arduino uno 開發版，方便使用。 4-7.麵包版，電路接線。 4-8.USB電源供應器，考量使用方便，且電壓穩定，易於替換，因此使用2A雙孔USB變壓整流器(就是手機充電器) 4-9.USB電源、傳輸線，由於伺服馬達遇到阻力時，堵轉電流會到1.8A以上，因此一般USB傳輸線是不可使用的，因此選用3A電源傳輸線。 5.外殼，壓克力或是聚碳酸酯，這兩種材質一直很難抉擇，壓克力強度較低、較容易加工，聚碳酸酯(防彈玻璃)價格較高，強度超強、耐衝擊，不易加工(需要用電鋸)。最後選擇壓克力。 6.外殼水轉印，壓克力外殼，使用水轉印技術，在壓克力上轉印出圖案。 7.塑膠零組件，全部自行繪圖與3D列印 8.鋁型材用滑輪，露天拍賣第二階段，材料購買 1.鋁型材、3向連接器，露天拍賣 2.電子零件，ICSHOP購買 3.壓克力，附近五金行，和老闆騎車雙載拿著一片2mm厚90CM*180CM的壓克力，超級慢、慢慢騎騎回家的，差點被風吹斷 4.3D列印機、3D列印PLA線材，露天拍賣3DPW購買 5.特殊工業泡棉膠，大賣場 6.防撞條，大賣場 7.彈簧，五金行 8.銅箔、電線，附近電子材料行 9.USB電源，附近賣場所有零件還有工具

舊的印表機突然壞掉，新買的3D印表機

冒著生命危險拿回家的壓克力板

要生出這麼大的紙板也是蠻難的...

以下為購買清單

第三階段，程式撰寫程式在撰寫過程中，幾乎全部使用函式的方式撰寫，避免過於攏長且更改參數較容易。設計概念首先需要投錢後才可運行，因此程式碼在最外圈以一個if判別式來判斷是否已經投錢，接著進入待控制模式，等待使用者控制搖桿，同時馬達(servo.X/Y/Z)做出相對的運動，同時前後左右4顆限位開關皆在作用，保護機體避免撞邊，在移動的函式(MOVE)中，同時判斷限位開關LOW&&搖桿HIGH才進行移動，任一條件不符合，則無法移動，使用者要抓取時，按下抓取鈕，程式從移動的函式(MOVE)中跳出，進行抓取的函式(catch)先降下6秒後，delay一秒，後爪子的伺服馬達(servo.c)轉動50度，接著delay二秒後升起，最上面Z軸機械式限位開關，停止上升，接著自動歸零至起始點(以左側及前面的限位開關判斷)，爪子鬆開(角度設定為0度)，程式結束，等待下次投錢。以下程式碼 #include <Servo.h> Servo X; Servo Y; Servo Z; Servo C; int w; int e; int n; int s; int start; int cat; int ws; int es; int ns; int ss; int zs; int cats; void setup() { pinMode(A0, INPUT); pinMode(A1, INPUT); pinMode(A2, INPUT); pinMode(A3, INPUT); pinMode(A4, INPUT); pinMode(A5, INPUT); pinMode(2, INPUT); pinMode(4, INPUT); pinMode(7, INPUT); pinMode(8, INPUT); pinMode(12,INPUT); X.attach(5); Y.attach(6); Z.attach(9); C.attach(10); Serial.begin(115200); Serial.println("Hello World!"); Xs(); Ys(); C.write(0); } void Xw() { X.write(0); } void Xe() { X.write(180); } void Xs() { X.write(93); } void Yn() { Y.write(0); } void Yss() { Y.write(180); } void Ys() { Y.write(92.7); } void Zd() { Z.write(180); } void Zu() { zs = digitalRead(A5); if(zs==LOW) Z.write(0); else Z.write(93); } void Zs() { Z.write(93); } void mov() { if(w==HIGH&&ws==LOW) { Xw(); } else if(e==HIGH&&es==LOW) { Xe(); } else if(n==HIGH&&ns==LOW) { Yn(); } else if(s==HIGH&&ss==LOW) { Yss(); } else { Xs(); Ys(); } } void catahz() { if(zs==LOW) { Zu(); Serial.println("Zu"); } } void catah() { Serial.println("zd"); Zd(); delay(1000*5.5); Serial.println("Zs"); Zs(); Serial.println("close"); delay(1000); C.write(40); delay(1000*1.2); while(1) { zs = digitalRead(A5); catahz(); if(zs==HIGH) { Serial.println("Zs"); Zs(); break; } } } void gohome() { readsi(); if(es==LOW) Xe(); else if(es==HIGH) Xs(); if(ss==LOW) Yss(); else if(ss==HIGH) Ys(); } void readsi() { w = digitalRead(2); e = digitalRead(4); n = digitalRead(7); s = digitalRead(8); start = digitalRead(A0); cat = digitalRead(12); ws = digitalRead(A2); es = digitalRead(A1); ss = digitalRead(A3); ns = digitalRead(A4); zs = digitalRead(A5); } void input() { Serial.println("A0"); Serial.println(A0); Serial.println("A1"); Serial.println(A1); Serial.println("A2"); Serial.println(A2); Serial.println("A3"); Serial.println(A3); Serial.println("A4"); Serial.println(A4); Serial.println("A5"); Serial.println(A5); Serial.println("2"); Serial.println(2); Serial.println("3"); Serial.println(3); Serial.println("4"); Serial.println(4); Serial.println("5"); Serial.println(5); Serial.println("6"); Serial.println(6); Serial.println("7"); Serial.println(7); Serial.println("8"); Serial.println(8); Serial.println("9"); Serial.println(9); Serial.println("10"); Serial.println(10); Serial.println("11"); Serial.println(11); Serial.println("12"); Serial.println(12); } void loop() { readsi(); if(start==HIGH) { readsi(); input(); while(1) { readsi(); mov(); Serial.println("move"); if(cat==HIGH) { break; } } Serial.println("catch"); delay(1000); catah(); while(1) { Serial.println("gohome"); if(es==HIGH&&ss==HIGH) { Serial.println("end"); delay(1200); C.write(0); goto endd; } else gohome(); } endd: Serial.println("end"); delay(1000); } } 第四階段，電路測試在裝上整體結構前，先將整體電路接好、測試，避免裝機後修改不便，並驗證程式使否有誤，確認完成後再進行下一步驟。第五階段，機體製作與3D列印機體設計上，因為要求最大移動空間且最小體積，同時4周不可突出，因為要黏合壓克力板，因此設計上較為複雜以下所有3D列印的檔案都是自行研發測試修改後的最終檔案投幣孔