生活中的科學EP12-夾娃娃機(#1206)

生活中的科學EP12-夾娃娃機(#1206)

大家好我是浣熊老師,不知道各位有沒有發現,這幾年台灣的夾娃娃機店如雨後春筍般冒出,在最高峰時甚至可以在一條馬路上看到好幾間夾娃娃機店呢。
你們有玩過夾娃娃機的經驗嗎?‌‌夾娃娃機是一種具有抓取裝置的娛樂設備,當我們投入十元硬幣後,需要使用搖桿在有限的時間內夾取機台內的物品,如公仔、布偶、食物、日用品..等只要成功夾取即可獲得該物品,而成功的難度則由機台的持有者(台主)設定,要如何只花最少的錢就成功夾取物品,在在考驗著玩家的技巧和運氣。現在就讓浣熊老師一步步教大家如何製做一台夾娃娃機吧!

台式夾娃娃機(左)與日式夾娃娃機(右)
智高夾娃娃機

◆組裝步驟

第一步我們要來製做夾娃娃機的底座,需要使用到20x30大底盤以及大底盤結合器(圖一)。

(圖一)

將兩個20x30大底盤併攏,並依照圖示將大底盤結合器安裝在20x30大底盤的下方(圖二、圖三)。

(圖二)
(圖三)

將兩個大底盤結合器都安裝在20x30大底盤的下方後,夾娃娃機的底座就完成了(圖四)。

(圖四)

第二步我們要將夾娃娃機架高,以便進行置物平台的安裝,需要使用到5x10孔長方框(圖五),將它們依照圖示中的位置安裝在20x30大底盤的上方(圖六、圖七)。

(圖五)
(圖六)
(圖七)

接著需要使用到5x13孔超長方框(圖八),同樣將它們依照圖示中的位置安裝在20x30大底盤的上方(圖九、圖十)。

(圖八)
(圖九)
(圖十)

第三步需要使用5孔長條以及長結合鍵(圖十一),將它們依照圖示組合成九個部件(圖十二),用於連接置物平台

(圖十一)
(圖十二)

接著將完成的9個部件安裝在5x10孔長方框的上方(圖十三)。

(圖十三)

第四步我們要安裝左側的置物平台,需要使用一片20x30大底盤(圖十四)。

(圖十四)

20x30大底盤放置於5x10孔長方框的上方,並依照圖示將長結合鍵結合在20x30大底盤的下方(圖十五),完成左側置物平台的固定(圖十六)。

(圖十五)
(圖十六)

第五步要連接右側的置物平台,需要使用到十四個長結合鍵(圖十七),將它們依照圖示放置於5x13孔超長方框的上方(圖十八)。

(圖十七)
(圖十八)

第六步我們要安裝右側的置物平台,同樣使用一片20x30大底盤(圖十九)。

(圖十九)

20x30大底盤放置於5x13孔超長方框的上方,並依照圖示將長結合鍵結合在20x30大底盤的下方(圖二十),完成右側置物平台的固定(圖二一)。

(圖二十)
(圖二一)

第七步我們要來固定左側與右側的置物平台,需要使用到一種名為栓釘鍵(7066-W10-A1S)的零件(圖二二)。

(圖二二)

栓釘鍵依照圖示插入20x30大底盤(圖二三),並將它們完全推入到底,完成左側與右側置物平台的固定(圖二四)。

(圖二三)
(圖二四)

第八步我們要來製做夾娃娃機左前以及左後方的支架底座,需要使用到5x5孔正方框5孔長條3孔長條以及長結合鍵(圖二五)。

(圖二五)

首先依照圖示將5x5孔正方框5孔長條以及長結合鍵結合在一起(圖二六),接著翻面後安裝上3孔長條以及長結合鍵,完成兩個部件A的製作(圖二七)。

(圖二六)
(圖二七)

為了固定部件A,我們這邊要使用長結合鍵(圖二八),將長結合鍵分別安裝在夾娃娃機左前方的5x13孔超長方框以及左後方的20x30大底盤上方(圖二九)。

(圖二八)
(圖二九)

最後依照圖示將兩個部件A長結合鍵結合,完成左前以及左後方支架底座的固定(圖三十)

(圖三十)

第九步我們要來安裝支架,需要使用到長結合鍵以及短結合鍵(圖三一),將它們依照圖示安裝在夾娃娃機的四個角落(圖三二)。

(圖三一)
(圖三二)

支架的部分需要使用管轉接器(圖三三),首先將管轉接器分別安裝在夾娃娃機的四個角落,與長結合鍵以及短結合鍵結合(圖三四)。

(圖三三)
(圖三四)

接著要使用到的是410mm管(圖三五),將410mm管管轉接器結合,延伸支架的長度(圖三六)。

(圖三五)
(圖三六)

最後同樣要使用管轉接器(圖三七),將管轉接器分別安裝在四根410mm管的上方,完成支架的製作(圖三八)。

(圖三七)
(圖三八)

第十步我們要在支架上方加裝些許設計,用於固定軌道,首先需要使用到5孔長條以及短結合鍵(圖三九),將它們依照圖示結合在管轉接器的上方(圖四十、圖四一)。

(圖三九)
(圖四十)
(圖四一)

接著要使用到的是3x13孔超長方框(7406-W10-A1W)以及短結合鍵(圖四二)。

(圖四二)

首先將短結合鍵3x13孔超長方框安裝在管轉接器上,這邊要注意的是短結合鍵位置,左前方支架上的短結合鍵位置需要靠右;而右前方支架上的短結合鍵位置則需要靠左,兩邊的位置靠近中線內側且互為對稱(圖四三),在確認短結合鍵的位置無誤後,便能安裝3x13孔超長方框(圖四四)。

(圖四三)
(圖四四)

當我們完成所有3x13孔超長方框的安裝後,可以重新檢查一下它們的位置,特別是位於左後方與右後方的3x13孔超長方框,同樣是靠近中線內側,並安裝在夾娃娃機的最後方(圖四五)。

(圖四五)

現在我們要來製做橫桿以及前後軌道橫桿(部件B)可以用來固定夾娃娃機的支架,讓夾娃娃機的結構更加穩固,前後軌道(部件C)上方可以放置天車,讓它以前後的方向進行移動。

首先第十一步要製做的是橫桿,需要使用到3x13孔超長方框5孔長條以及二合一結合鍵(圖四六),將它們依照圖示結合在一起,完成兩個部件B的製作(圖四七)。

(圖四六)
(圖四七)

接著要製做的是前後軌道,需要使用到5×15孔長方框11孔長條二合一結合鍵以及長結合鍵(圖四八),將它們依照圖示結合在一起,完成兩個部件C的製作(圖四九)。

(圖四八)
(圖四九)

第十二步我們要將前後軌道固定在支架上,將部件C的兩端放入前、後方3x13孔超長方框中間的孔洞(圖五十),依照此方法完成兩個部件C的安裝(圖五一)。

(圖五十)
(圖五一)

第十三步我們要在部件C上方加裝些許設計,用於連接部件B,需要使用到5孔長條以及栓扣键(1187-W10-E1K)(圖五二),將它們依照圖示結合在一起,完成四個部件D的製作(圖五三)。

(圖五二)
(圖五三)

接著依照圖示將完成後的部件D安裝在部件C上(圖五四、圖五五),完成後同樣需要檢查看看,部件D是否正確安裝在左、右兩組部件C內側(圖五六)。

(圖五四)
(圖五五)
(圖五六)

第十四步我們要來安裝橫桿,將剛剛完成的部件B與左、右兩側的部件D結合(圖五七),如此一來橫桿支架前後軌道就可以連接在一起了(圖五八)。

(圖五七)
(圖五八)

第十五步我們要來加固前後軌道,需要使用到3孔長條以及栓扣键(圖五九),將它們依照圖示結合在一起,完成四個部件E的製作(圖六十)。

(圖五九)
(圖六十)

接著依照圖示將完成後的部件E安裝在部件C以及支架上(圖六一),完成後同樣需要檢查看看,四個部件E是否都正確安裝在夾娃娃機的最前方與最後方(圖六二)。

(圖六一)
(圖六二)

最後我們需要使用短結合鍵(圖六三),將它們依照圖示組裝在支架上的3x13孔超長方框(圖六四)。

(圖六三)
(圖六四)

完成後同樣需要檢查看看,短結合鍵是否都正確安裝在夾娃娃機的內側(圖六五),此設計是為了擋住軌道上的天車,防止天車移動到邊緣時出軌

(圖六五)

現在我們要來製做夾娃娃機的前後天車前後天車會在前後軌道上方行走讓夾娃娃機的夾爪能夠往前後方向移動,主要由部件G左右軌道(部件I)以及部件H組成。

首先我們要來製做部件G部件G前後天車的主要動力來源,位於夾娃娃機左側的需要使用到5×5孔正方框5孔長條3孔超長條70mmⅡ軸150mmⅠ軸27mm馬達短軸20T齒輪60T齒輪OD53mm滑輪OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈長結合鍵70mm橡皮筋以及50倍行星齒輪馬達盒(圖六六)。

(圖六六)

第十六步我們要依照圖示將5×5孔正方框5孔長條相互結合,完成兩個部件F的製作(圖六七)。

(圖六七)

第十七步我們要依照圖示將70mmⅡ軸插入50倍行星齒輪馬達盒,並套入裝有長結合鍵3孔超長條(圖六八),接著將50倍行星齒輪馬達盒安裝在部件F上(圖六九),最後再將20T齒輪插入70mmⅡ軸(圖七十)。

(圖六八)
(圖六九)
(圖七十)

第十八步我們需要使用27mm馬達短軸以及20T齒輪(圖七一),依照圖示將20T齒輪安裝在部件F的兩側,並確保內側的20T齒輪70mmⅡ軸上的20T齒輪相互嚙合(圖七二)。

(圖七一)
(圖七二)

第十九步我們需要使用150mmⅠ軸以及60T齒輪(圖七三),並依照圖示安裝150mmⅠ軸以及60T齒輪(圖七四)。

(圖七三)
(圖七四)

第二十步我們需要使用OD53mm滑輪OD23mm滑輪以及OD26mm橡膠圈(圖七五),首先將OD26mm橡膠圈套在OD23mm滑輪外圍(圖七六),接著依照圖示將OD53mm滑輪OD23mm滑輪安裝在150mmⅠ軸上,並確保OD23mm滑輪位於兩個OD53mm滑輪之間(圖七七)。

(圖七五)
(圖七六)
(圖七七)

第二一步我們需要使用OD53mm滑輪OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈70mmⅡ軸以及70mm橡皮筋(圖七八),首先同樣將OD26mm橡膠圈套在OD23mm滑輪外圍(圖七九),接著依照圖示將70mmⅡ軸穿過部件F,並依序放入OD53mm滑輪OD23mm滑輪,最後確保OD23mm滑輪位於兩個OD53mm滑輪之間(圖八十)。

(圖七八)
(圖七九)
(圖八十)

接著將70mm橡皮筋套在靠近部件F的兩個OD53mm滑輪外側(圖八一),當150mmⅠ軸轉動時,70mmⅡ軸也要跟著轉動。

(圖八一)

第二二步我們需要將另一個部件F穿過70mmⅡ軸150mmⅠ軸,並和3孔超長條結合在一起(圖八二),接著依照圖示將長結合鍵5孔長條結合(圖八三),再安裝在兩個部件F之間,部件G的製作就完成囉(圖八四)。

(圖八二)
(圖八三)
(圖八四)

再來我們要製做部件H,當前後天車移動時,部件H會與部件G一同移動,需要使用到5×5孔正方框5孔長條3孔超長條70mmⅡ軸150mmⅠ軸OD53mm滑輪OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈長結合鍵以及70mm橡皮筋(圖八五)。

(圖八五)

第二三步與第十六步相同,需要將5×5孔正方框5孔長條相互結合,完成兩個部件F(圖八六)。

(圖八六)

第二四步我們要依照圖示將長結合鍵插入3孔超長條,接著將3孔超長條安裝在部件F上(圖八七)。

(圖八七)

第二五步我們需要使用150mmⅠ軸70mmⅡ軸以及OD53mm滑輪,依照圖示將150mmⅠ軸以及70mmⅡ軸插入部件F,接著在另一側各放上一個OD53mm滑輪(圖八八)。

(圖八八)

第二六步需要使用OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈,接著同樣將OD26mm橡膠圈套在OD23mm滑輪外圍(圖八九),並依照圖示將OD23mm滑輪安裝在150mmⅠ軸以及70mmⅡ軸上(圖九十)。

(圖八九)
(圖九十)

第二七步需要使用OD53mm滑輪以及70mm橡皮筋,首先依照圖示將OD53mm滑輪安裝在150mmⅠ軸以及70mmⅡ軸上(圖九一),接著同樣將70mm橡皮筋套在靠近部件F的兩個OD53mm滑輪外側(圖九二),並確保當150mmⅠ軸轉動時,70mmⅡ軸也要跟著轉動。

(圖九一)
(圖九二)

第二八步我們需要將另一個部件F穿過70mmⅡ軸150mmⅠ軸,並和3孔超長條結合在一起(圖九三),接著依照圖示將長結合鍵5孔長條結合(圖九四),再安裝在兩個部件F之間,部件H的製作就完成囉(圖九五)。

(圖九三)
(圖九四)
(圖九五)

現在我們已經完成了部件G以及部件H(圖九六),也就是前後天車的左、右兩部分,我們會在後續的組裝步驟中使用到它們,可以先將它們放在一旁。

(圖九六)

第二九步我們要製做左右軌道(部件I),需要使用到15孔超長條5孔超長條9孔長條側有孔以及栓扣鍵(圖九七),首先依照圖示將15孔超長條5孔超長條以及9孔長條側有孔結合成兩個組件,接著再將栓扣鍵安裝在其中一個組件上(圖九八)。

(圖九七)
(圖九八)

接著我們將兩個部件重疊並向內按壓,透過栓扣鍵將兩個部件結合在一起(圖九九),這樣就完成部件I,也就是左右軌道的製作了(圖一零零)。

(圖九九)
(圖一零零)

最後我們要來組裝前後天車,需要使用到部件G部件H部件I150mmⅠ軸5孔長條捲線器(7900-W10-H1SK)以及長結合鍵(圖一零一)。

(圖一零一)

第三十步我們需要使用長結合鍵以及5孔長條,首先依照圖示將長結合鍵安裝在部件G部件H上(圖一零二),接著再將5孔長條與上方的長結合鍵結合(圖一零三)。

(圖一零二)
(圖一零三)

第三一步我們需要將部件I的左、右兩端與部件G部件H上的長結合鍵結合(圖一零四),完成後前後天車的整體結構(圖一零五)。

(圖一零四)
(圖一零五)

第三二步我們需要使用150mmⅠ軸以及捲線器,透過捲線器將三根150mmⅠ軸連接在一起。你可以先分別將部件G部件H上的150mmⅠ軸往外推,預留一段空間放置中間的150mmⅠ軸,待中間的150mmⅠ軸放置完成後,再將部件G部件H上的150mmⅠ軸往內推,並插入捲線器中,這樣就完成前後天車的製作囉(圖一零六)。

(圖一零六)

第三三步我們需要將整個前後天車放置在前後軌道上(圖一零七)。在完成放置後,需確保部件G部件H上的OD26mm橡膠圈完全與前後軌道接觸,同時調整部件G部件HOD53mm滑輪之間的間距(圖一零八)。若是OD53mm滑輪之間的間距太大,前後天車在移動時會產生晃動;若是OD53mm滑輪之間的間距太小,會導致OD53mm滑輪前後軌道磨損,影響前後天車在移動時的速度。

(圖一零七)
(圖一零八)

現在我們要來製做夾娃娃機的左右天車(部件J)左右天車會在左右軌道上方行走讓夾娃娃機的夾爪能夠往左右方向移動,主要使用到5×5孔正方框5孔長條3孔超長條70mmⅡ軸27mm馬達短軸20T齒輪60T齒輪OD53mm滑輪OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈長結合鍵70mm橡皮筋以及50倍行星齒輪馬達盒(圖一零九)。

(圖一零九)

首先參考前面第十六步的流程完成兩個部件F(圖一一零),接著再參考第十七步到第十八步的流程,將50倍行星齒輪馬達盒安裝在部件F上(圖一一一)。

(圖一一零)
(圖一一一)

第三四步我們需要使用70mmⅡ軸以及60T齒輪,首先將60T齒輪安裝在70mmⅡ軸上(圖一一二),接著依照圖示將70mmⅡ軸插入部件F的孔洞(圖一一三)。

(圖一一二)
(圖一一三)

接下來我們需要使用到70mmⅡ軸OD53mm滑輪OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈以及70mm橡皮筋(圖一一四)。

(圖一一四)

第三五步我們需要使用70mmⅡ軸以及OD53mm滑輪,依照圖示將70mmⅡ軸插入部件F,接著在另一側各放上一個OD53mm滑輪(圖一一五)。

(圖一一五)

第三六步我們需要使用70mm橡皮筋,依照圖示將70mm橡皮筋套在兩個OD53mm滑輪的外側(圖一一六),並確保當其中一根70mmⅡ軸轉動時,另一根70mmⅡ軸也要跟著轉動。

(圖一一六)

第三七步需要使用OD23mm滑輪OD26mm橡膠圈,將OD26mm橡膠圈套在OD23mm滑輪外圍(圖一一七),並依照圖示將OD23mm滑輪安裝在70mmⅡ軸上(圖一一八)。

(圖一一七)
(圖一一八)

第三八步需要使用OD53mm滑輪,依照圖示將OD53mm滑輪安裝在70mmⅡ軸上(圖一一九),這樣左右天車(部件J)的製作就完成囉(圖一二零)。

(圖一一九)
(圖一二零)

現在我們要來製做夾娃娃機的夾爪(部件K)夾爪能夠透過180度角度金屬伺服馬達進行開合,達到夾取物品的功能,主要使用到7孔圓角長條6孔爪形長條(7411-W10-G1D)5孔超長條5孔長條3孔長條27mm馬達短軸145度齒輪曲軸-A(7411-W10-C1D)145度齒輪曲軸-B(7411-W10-C2D)20T齒輪20mm圓管(7400-W10-G2D)短結合鍵栓扣鍵2凸單孔轉向結合器(7430-W10-B1W)以及180度角度金屬伺服馬達(圖一二一)。

(圖一二一)

第三九步我們需要使用180度角度金屬伺服馬達5孔超長條5孔長條以及3孔長條,依照圖示將各個長條安裝在180度角度金屬伺服馬達上(圖一二二)。

(圖一二二)

第四十步我們需要使用5孔超長條3孔長條以及短結合鍵,使用短結合鍵連接5孔超長條以及3孔長條,接著使用短結合鍵將它們安裝在3孔長條上(圖一二三)。

(圖一二三)

第四一步我們需要使用7孔圓角長條栓扣鍵以及短結合鍵,依照圖示使用栓扣鍵以及短結合鍵7孔圓角長條固定在夾爪上,進行基礎的結構加固(圖一二四)。

(圖一二四)

第四二步我們需要使用27mm馬達短軸20T齒輪以及2凸單孔轉向結合器,首先將穿過20T齒輪27mm馬達短軸插入180度角度金屬伺服馬達(圖一二五),接著再依照圖示將2凸單孔轉向結合器安裝在夾爪上(圖一二六)。

(圖一二五)
(圖一二六)

第四三步我們需要使用27mm馬達短軸145度齒輪曲軸-A(7411-W10-C1D)145度齒輪曲軸-B(7411-W10-C2D)6孔爪形長條(7411-W10-G1D)以及20mm圓管(7400-W10-G2D),首先將27mm馬達短軸20mm圓管分別穿過145度齒輪曲軸-A以及145度齒輪曲軸-B,接著再依照圖示將6孔爪形長條安裝在20mm圓管上(圖一二七)。

(圖一二七)

第四四步我們需要使用7孔圓角長條,首先依照圖示將145度齒輪曲軸-A145度齒輪曲軸-B27mm馬達短軸安裝在夾爪上,確認20T齒輪145度齒輪曲軸-A以及145度齒輪曲軸-B三個零件之間彼此嚙合後,再將7孔圓角長條安裝在夾爪上(圖一二八),完成夾爪(部件K)的製作(圖一二九)。

(圖一二八)
(圖一二九)

現在我們要來製做夾娃娃機的捲線裝置(部件L)捲線裝置能夠透過50倍行星齒輪馬達盒的轉動來改變夾爪的高度,讓夾娃娃機的夾爪能夠往上下方向移動,主要使用到11孔長條3孔超長條70mmⅡ軸60T齒輪捲線器長結合鍵棉繩以及50倍行星齒輪馬達盒(圖一三零)。

(圖一三零)

第四五步我們先依照圖示將70mmⅡ軸插入50倍行星齒輪馬達盒,並套入一個裝有長結合鍵3孔超長條(圖一三一)。

(圖一三一)

第四六步我們需要依序將捲線器以及一個裝有長結合鍵3孔超長條套入70mmⅡ軸,接著使用11孔長條進行加固,最後再將60T齒輪插入70mmⅡ軸(圖一三二)。

(圖一三二)

第四七步我們要使用到棉繩,將棉繩的一端綁在捲線器的孔洞上,並確保棉繩的另一端穿過11孔長條的孔洞,完成捲線裝置(部件L)的製作(圖一三三)。

(圖一三三)

第四八步我們要將夾爪(部件K)以及捲線裝置(部件L)結合,需要使用到一個栓扣鍵(圖一三四)。

(圖一三四)

首先將棉繩的一端套入栓扣鍵下方的凹槽,並預留一小段長度(圖一三五),接著依照圖示將栓扣鍵安裝在夾爪的上方(圖一三六),最後可以轉動60T齒輪,透過捲線器將棉繩收起來,完成夾爪(部件K)以及捲線裝置(部件L)的結合(圖一三七)。

(圖一三五)
(圖一三六)
(圖一三七)

現在我們要將左右天車(部件J)以及捲線裝置(部件L)結合,需要使用到7孔圓角長條以及二合一結合鍵(圖一三八)。

(圖一三八)

第四九步需要將7孔圓角長條以及二合一結合鍵結合,完成四個部件M的製作(圖一三九),接著依照圖示將兩個部件M安裝在左右天車(部件J)的後方(圖一四零)。

(圖一三九)
(圖一四零)

第五十步需要將左右天車(部件J)放置在左右軌道(部件I)的上方,同樣需確保左右天車OD26mm橡膠圈完全與左右軌道接觸,並調整左右天車(部件J)OD53mm滑輪之間的間距(可參考第三三步),接著依照圖示將捲線裝置(部件L)左右天車(部件J)上的7孔圓角長條結合(圖一四一)。

(圖一四一)

第五一步我們需要使用剩餘的兩個部件M來連接左右天車(部件J)以及捲線裝置(部件L)(圖一四二),完成左右天車(部件J)夾爪(部件K)以及捲線裝置(部件L)的設置(圖一四三)。

(圖一四二)
(圖一四三)

現在我們要來製做夾娃娃機的取物閘門,主要使用到11孔長條5孔超長條5孔長條3孔超長條3孔1/4弧長條150mmⅠ軸短結合鍵軸固定鍵、以及2凸單孔轉向結合器(圖一四四)。

(圖一四四)

第五二步我們需要使用到11孔長條以及3孔超長條,依照圖示將它們結合,完成部件N的製作(圖一四五)。

(圖一四五)

第五三步我們需要使用到11孔長條以及短結合鍵,依照圖示將它們結合,完成兩個部件O的製作(圖一四六)。

(圖一四六)

第五四步我們需要使用到5孔超長條2凸單孔轉向結合器以及短結合鍵,依照圖示將它們結合,完成兩個部件P的製作(圖一四七)。

(圖一四七)

第五五步需要依照圖示將兩個部件O以及一個部件P結合,我們將這個新完成的部件定義為部件Q(圖一四八)。

(圖一四八)

第五六步需要使用到部件N部件Q以及短結合鍵,依照圖示將它們結合,完成部件R的製作(圖一四九)。

(圖一四九)

第五七步需要使用到3孔1/4弧長條以及短結合鍵,依照圖示將它們結合,完成部件S的製作(圖一五零)。接著將部件S安裝在先前完成的部件R上(圖一五一)。

(圖一五零)
(圖一五一)

第五八步需要使用到150mmⅠ軸以及軸固定鍵,我們要將取物閘門和夾娃娃機結合,首先依照圖示將部件R放置在兩個5×13孔超長方框之間,接著將150mmⅠ軸穿過取物閘門以及兩個5×13孔超長方框(圖一五二),最後將軸固定鍵安裝在150mmⅠ軸的兩側(圖一五三),如此一來就完成取物閘門的製作囉。

(圖一五二)
(圖一五三)

現在我們要來進行夾娃娃機的配線,需要使用到延長線(1246-W85-D)以及智高#1206套組中的智高智慧主控盒(1206-W85-A)(圖一五四)。在進行配線前,浣熊老師要先教大家如何分辨延長線公頭母頭(圖一五五),公頭的外形通常是凸出的;母頭的外形則是凹陷的,當我們在安裝延長線時,會將它們的公頭與母頭對接,以達到延伸電線的目的(圖一五六),現在就讓我們來安裝延長線吧。

(圖一五四)
(圖一五五)
(圖一五六)

第五九步需要將四條延長線的公頭與母頭對接,我們將這個四條的延長線組合稱為部件T(圖一五七)。

(圖一五七)

第六十步需要將三條延長線的公頭與母頭對接,一共需要製作兩組,我們分別將這三條的延長線組合稱為部件U以及部件V(圖一五八)。

(圖一五八)

第六一步我們要進行前後天車的配線,首先將部件T公頭智高智慧主控盒腳位A對接,接著再將部件T母頭部件G50倍行星齒輪馬達盒公頭對接(圖一五九)。

(圖一五九)

第六二步我們要進行左右天車(部件J)的配線,首先將部件U公頭智高智慧主控盒腳位B對接,接著再將部件U母頭部件J50倍行星齒輪馬達盒公頭對接(圖一六零)。

(圖一六零)

第六三步我們要進行捲線裝置(部件L)的配線,首先將部件V公頭智高智慧主控盒腳位C對接,接著再將部件V母頭部件L50倍行星齒輪馬達盒公頭對接(圖一六一)。

(圖一六一)

在進行夾爪(部件K)的配線前,浣熊老師這邊要先提醒大家:因為夾爪180度角度金屬伺服馬達使用的是杜邦線,所以需要再額外購買足夠長度的杜邦線,或是將現有的杜邦線連接起來才能進行配線。我們將這條連接起來的杜邦線定義為部件W(圖一六二)。

(圖一六二)

第六四步要進行夾爪(部件K)的配線,首先將部件W母頭智高智慧主控盒腳位6對接,接著再將部件W公頭部件K180度角度金屬伺服馬達母頭對接(圖一六三)。

(圖一六三)

這樣所有的配線就完工了(圖一六四),你可以使用束帶將電線捆起來集中,或是將電線穿過410mm管,讓它們看起來既整齊又乾淨哦!

(圖一六四)

若是身邊沒有束帶的話,你也可以使用智高新開發的線材整理鍵(1409-W10-F1S)(圖一六五),此零件能夠將線材集中,並固定在智高積木上唷。

(圖一六五)

第六五步我們要進行夾娃娃機的電源配置,需要使用到18650雙用鋰電池座(1206-W85-B)以及MicroUSB 2.0傳輸線(E30#1247A)(圖一六六),首先使用MicroUSB 2.0傳輸線智高智慧主控盒以及放入18650電池的18650雙用鋰電池座對接,接著再將18650雙用鋰電池座固定在夾娃娃機上,完成電源的配置(圖一六七)。

(圖一六六)
(圖一六七)

最後使用短結合鍵智高智慧主控盒固定在夾娃娃機上(圖一六八),這樣我們就完成了一個厲害的夾娃娃機啦٩(๑>∀<๑)۶,你也可以使用紙卡固定鍵將透明塑膠片固定在夾娃娃機的支架上,模擬出玻璃隔板的效果哦(圖一六九)。

(圖一六八)
(圖一六九)

◆ 程式編寫

雖然我們完成了夾娃娃機的製作,但若是沒有燒錄程式的話,夾娃娃機是無法順利運作的,現在就跟著浣熊老師的腳步,一起來完成夾娃娃機的程式吧~

第一步要先請大家開起電腦,進入Web:AI程式積木編寫平台,透過這個平台,我們能夠進行程式的編寫,並使用Wi-Fi將程式燒錄到智高智慧主控盒,有關於智高智慧主控盒以及#1206 AI人工智慧積木組的介紹,可以參考樹懶老師的[教育時光機 EP9]唷!


第二步要請大家進入下列的雲端資料夾,並下載名為"夾娃娃機程式範例"的檔案(圖一七零),將夾娃娃機的程式下載至電腦。

夾娃娃機 - Google Drive
(圖一七零)

第三步我們要透過Web:AI程式積木編寫平台來開啟夾娃娃機的程式,首先點擊右上角的"檔案"⮕"開啟"(圖一七一),並在資料夾中點擊夾娃娃機的程式範例(圖一七二)。

(圖一七一)
(圖一七二)

現在我們已經成功將夾娃娃機的程式開啟了(圖一七三),因為這個程式非常複雜,所以浣熊老師不會進行每個程式的解說,只會針對函式,也就是紅框的部分進行簡單的介紹。

(圖一七三)

夾娃娃機的函式一共可以分為六種(圖一七四),分別為:

  1. Y-axis: 控制夾娃娃機的前後天車,即爪子的前後位置。
  2. X-axis: 控制夾娃娃機的左右天車,即爪子的左右位置。
  3. Z-axis: 控制夾娃娃機的捲線裝置,即爪子的上下位置。
  4. Clamp: 控制夾娃娃機的夾爪
  5. Stop: 停止前後天車左右天車以及捲線裝置
  6. restore: 將爪子移動回原本的位置。

你可以增加Y-axis以及X-axis函式中的馬達轉速,讓前後天車以及左右天車的移動速度加快,夾爪便能夠以更快的速度進行移動,或是調整Clamp函式中180度角度金屬伺服馬達角度,讓夾爪可以將物品抓取得更牢固。

(圖一七四)

當我們完成程式後,可以點擊右上角的"執行"(圖一七五),便能透過Wi-Fi將夾娃娃機的程式燒錄到智高智慧主控盒當中,完成之後我們就可以準備來操作夾娃娃機啦!

(圖一七五)

◆ 模型操作

首先我們要開啟18650雙用鋰電池座的電源,並確保智高智慧主控盒順利與現場環境的Wi-Fi連線,才能進行夾娃娃機的操作。透過影片一我們能夠發現,當主控盒的鏡頭掃描到綠色小怪獸時,會顯示綠色的勾勾(0:00~0:08),此時我們能透過L鍵操作前後天車,控制夾爪的前後方向,再透過R鍵操作左右天車,控制夾爪的左右方向(0:08~0:13),當位置調整完成後,捲線裝置便會開始運作,將夾爪放下,並在夾爪夾取物品後將夾爪升起(0:13~0:21),接著左右天車以及前後天車會將夾爪運回原本的位置,最後將夾爪打開以放下物品(0:21~0:26)。

(影片一)

◆結語

我們這次所製作的夾娃娃機模型比以往的模型還要複雜,浣熊老師建議在製作時可以請大人進行協助,尤其是各個天車以及軌道的組裝,如果一個不小心組錯的話,可能會導致夾娃娃機無法順利運作唷。
另外你也可以試著和朋友一起比賽,看誰能夠用夾娃娃機夾出最多東西,一起來成為夾娃娃機大師吧!


◆科學原理

在夾娃娃機模型中,我們透過左右天車前後天車以及捲線裝置來控制夾爪的位置(影片二),而這應用到座標系統中的笛卡兒坐標系(圖一七六),笛卡兒坐標系將空間分為三個維度(3 Dimensions),分別是左右方向的X軸、前後方向的Y軸以及上下方向的Z軸,不管物品在哪個位置,我們都可以透過這三個維度將它標示出來。

座標系統幾何學數學之間的橋樑,能夠廣泛應用在地理學天文學以及物理學當中,如地圖的經緯度、天體與地球相對位置的標示、物體在空間中運動的參考坐標系統...等。

(影片二)
(圖一七六)

◆課綱參考

生 k-V-1 能了解工程與設計的基本知識,如:工程設計流程、動力機構、 結構設計、工程材料、機電控制等。

生 s-IV-2 能運用基本工具進行精確的材料處理與組裝。

生 A-IV-2 機構與結構的應用。

Eb-Ⅳ-8 簡單機械,例如:槓桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面 等,通常具有省時、省力,或者是改變作用力方向等功能。

◆參考資料

UFO CATCHER – 株式会社セガ
ハラハラドキドキ ゲーム気分で楽しさつかみどりこれぞ、UFOキャッチャーシリーズの元祖。2人用のクレーン機で、上部ケース内の階段の上に景品類が並べられ、上からクレーンが吊り下げられている。青ボタンでクレーンが横方向へ(端まで来ると折り返し)スライドし、赤ボタンで後方へ移動する。キャッチしたい景品の真上にクレーンをもっていき、ボタンを離すと自動的に降下、景品をうまくつかむと下部から払い出される。景品は最大20センチのものまで。大ブームを巻き起こし、「UFOキャッチャー」がクレーンゲームの総称のように呼ばれることに。
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