3個自由度Lego機械手臂的機構設計摘要

如圖的機械手臂機構，是運用兩個Firgelli線性致動器控制機械抓手(Grabber)進行俯仰(Pitch)以及翻滾(Roll)的動作，再加上以NXT Servo Motor控制Grabber的張合動作，因此共具備了三個運動(Pitch’ Roll and Grip)的自由度(Degrees of Freedom)，另一方面也可以說成 ”具有三個輸入的運動機構”。

多自由度的機構設計

對於兼具多個輸入來進行多自由度運動的機構，以Lego Technic最常見的方式是採用輸入堆疊的設計，例如車輛即是將轉向輸入 ”疊在” 驅動輸入上的典型機構，由於車輛通常是後輪驅動、前輪轉向(除非為四驅車)，這兩種運動並不會相互干擾，所以這樣的方式是合理的。
而至於本例的機械手臂因為要讓Grabber能夠同時進行Pitch、Roll與Grip的動作，因此Grabber需要同時接受三個輸入，所以必定會相互干擾，而解決的方法則類似四驅車的前輪機構設計方式：

「讓三個輸入軸彼此垂直於同一支點(Pivot Point)」，
這樣個別的動力傳輸方向就不會產生干擾，至於細節還是參考下圖的說明會比較清楚：

控制功能

以Firgelli線性致動器作為控制Grabber的Pitch與Roll運動是相當理想的選擇， 使用NXT Output Module可以做到精準定位，至於以NXT Servo Motor驅動Grabber的張合，因為透過齒輪系的關係並不好直接控制，所以須要先進行定位，分別將”張開”與”閉合”兩個位置的Encoder值存起來再加以運用。

功能展示

示範影片：

[Video]

 

[Vodeo] 

**NXC程式範例

**BS圖片

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