用Circuit Cubes打造機械手臂：逐步指南

快速解答

建造 Circuit Cubes 機械手臂時，先從穩固的底座開始，然後加入由 Cubit Motor Cube驅動的齒輪關節，並將其連接到可充電的 Battery Cube，並以 超亮LED立方體 作為狀態指示燈。在通電前，請用手測試每個接頭，並保持每條電線短接，以免手臂卡住。整個組裝過程約需一小時，並使用您可能已經擁有的零件。

機械手臂是Circuit Cubes機器人專案中最好的之一，因為它教導真實的力學原理：扭矩、樞軸和平衡。與只會滾動的汽車不同，手臂必須抬起自身重量，因此關於馬達放置位置以及如何支撐關節的每個選擇，都會立即反映在其運作效能上。

本指南將逐步介紹使用 Cubit 馬達方塊、電池方塊和 ULTRA BRIGHT LED 方塊進行七步驟組裝。您將製作底座、肩關節、肘部、夾具和簡單的控制開關。每個步驟都包含最常導致組裝停滯的錯誤，以及在繼續之前需要確認的檢查點。

開始前需要準備什麼

準備 Cubit 馬達方塊、電池方塊和 ULTRA BRIGHT LED 方塊，以及隨馬達方塊附贈的客製化軸（10 公釐和 14 公釐）。您還需要底板或重型磚塊底座、幾根用於手臂部分的橫樑，以及製作簡單開/關開關的方法。如果您有 Robots Rumble 套件其額外的結構零件和第二個馬達，讓您有更遠的觸及範圍和更強力的夾具。

組裝前請先為 Battery Cube 充電。隨附 microUSB 傳輸線，完整充電可提供約 3.7 至 4.2 伏特直流電。若測試期間頂部 LED 閃爍紅燈，表示有短路，請停止並檢查接線後再繼續。使用充飽電的電池進行組裝，可確保每次測試都反映您的機械結構，而非電力不足。

• 將所有立方體和軸放在托盤上，以免小零件滾落。
• 在關節機械結構穩固之前，請保持 Battery Cube 電源關閉。

在組裝任何零件之前，先規劃好手臂

將手臂草繪為三個部分：底座、上臂以及帶有夾爪的前臂。決定 Cubit Motor Cube 將驅動哪個關節。單一馬達可以良好驅動一個關節，因此如果您想要舉升動作，請選擇肩膀；如果想要伸展動作，請選擇手肘。嘗試用一個馬達驅動兩個關節，通常會導致手臂無法良好執行任一動作。

Motor Cube 的行星齒輪將馬達轉速降至約 160 RPM，這個速度慢到足以移動手臂而不會將其甩出，但又快到足以發揮作用。馬達周圍的三個連接埠可讓您從不同角度佈線 Bluetooth Cube 或 Battery Cube 的電線，因此在圍繞馬達進行組裝之前，請先規劃好電線路徑。

• 用彩色積木標記被驅動的關節，以便日後找到它。
• 在馬達的三個連接埠周圍，至少留出兩個凸點的間距。

步驟 1：打造一個不會傾倒的底座

從你能做出最寬、最重的底座開始。機械手臂每次舉起時都會產生傾倒力，狹窄的底座會比馬達更早失效。使用大型底板，或將積木堆得又低又寬，然後將第一根垂直橫樑固定在該佔地面積的中心，而不是邊緣。

常見錯誤：最後才建造底座。如果你先建造手臂，然後試圖在下方添加底座，通常必須重建肩關節。檢查點：用一根手指將空的底座推向側邊。如果它容易滑動或傾倒，請在添加任何上方結構之前將其加寬。

• 底座寬度為手臂長度的兩倍時，就能穩固地固定不動。
• 底座下方加裝橡膠腳墊或紋理表面，可增加抓地力。

步驟 2：組裝肩關節並安裝馬達

使用一根軸穿過兩根橫樑，在底座頂部建立一個樞軸，然後安裝 Cubit Motor Cube，使其輸出軸與該樞軸對齊。Motor Cube 隨附 10mm 和 14mm 的客製化軸；當關節跨越超過一根橫樑的寬度時，請使用較長的軸。請將馬達本體緊靠底座固定，以免外殼旋轉而非手臂旋轉。

常見錯誤：讓馬達懸掛在關節上而無支撐。馬達會旋轉自身本體，而不是抬起手臂。檢查點：在接通電源前，用手將手臂轉過整個範圍。它應該平穩移動，沒有卡住或搖晃。

• 先用手測試樞軸；摩擦問題在接線前更容易解決。
• 將馬達線路引向底座，使其不跨越關節。

步驟 3：添加上臂和肘部

將上臂建構成一個剛性箱型結構，而非單一樑柱。兩條平行樑柱以橫向積木連接，能比單一樑柱更有效地抵抗扭轉，而這種剛性能讓馬達的扭力確實傳遞到負載。在頂端，再次使用軸穿過兩條樑柱，為肘部建立第二個樞軸點。

常見錯誤：上臂過長。每增加一個顆粒，肩膀馬達的負載就會倍增。從較短的長度開始，測試抬升能力，若馬達能輕鬆應對再延長。檢查點：在手臂未供電的狀態下，用一根手指抬起前臂末端。若上臂明顯彎曲，請先加入橫向支撐再繼續。

• 為了更好的平衡，請保持上臂比前臂短。
• 沿著手臂每三到四個顆粒加入一個橫向支撐。

步驟 4：建立前臂與夾取器

前臂負責承載夾取器，因此請盡可能保持輕盈。使用一根單一樑與一根交叉支撐，並由兩個相對的夾片建構夾取器，使其能閉合夾住物體。簡單的雙片夾取器能良好地夾住積木、小型玩具與紙杯，無需第二個馬達。若您擁有 Robots Rumble Kit，其額外的結構零件可打造更穩固的夾取器框架。

常見錯誤：讓夾取器過重或過緊。需要用力才能打開的夾取器會妨礙手臂的動作。檢查點：將一個小積木放入夾取器，並用手抬起前臂。積木應保持不動，且夾取器不應彎曲。

• 在夾取器的夾片上貼上橡皮膠以增加額外抓力。
• 將夾具置於前臂下方中心位置，以保持負載平衡。

步驟 5：連接電池方塊並加入開關

將 Cubit 馬達方塊連接到電池方塊，然後在電路中加入一個簡單的開關，這樣您就可以在不拔除接線的情況下停止手臂。槓桿式或按壓式磚塊開關效果良好。保持每條接線路徑簡短，並沿著手臂整線，避免讓接線形成可卡在關節處的環路。電池方塊的正極和負極端子必須與馬達的連接相符。

常見錯誤：在活動關節處交叉電線。每次手臂移動時都會彎曲的電線最終會鬆脫。檢查點：開啟 Battery Cube，觀察手臂完成一個完整循環。如果 Battery Cube 頂部的 LED 閃爍紅燈，表示有短路，請關閉電源並檢查配線。

• 在每個關節附近留一個小的維修線圈，不要拉得太緊。
• 在開關上貼上標籤，讓年紀較小的組裝者知道如何停止手臂。

步驟 6：新增 LED Cube 作為狀態指示燈

將 ULTRA BRIGHT LED Cube 安裝在手臂頂部或底座上作為信標。LED 對極性敏感，因此電流僅朝一個方向流動。如果將電線連接到電池時沒有亮起，請反接電線以反轉電流方向。LED Cube 只是電路的一部分，因此需要 Battery Cube 和完整路徑才能運作。

常見錯誤：假設 LED 不亮就代表電池沒電。請先嘗試反接電線。檢查點：當手臂通電時，LED 應穩定發光。如果手臂移動時 LED 閃爍，表示某個接點處的電線鬆脫，請沿著線路檢查並重新插好。

• 將 LED 朝前，使其充當夾爪的探照燈。
• 使用 LED 作為快速目視檢查，確認電路是否完整。

步驟 7：測試、調整並改良手臂

先以輕物體讓手臂執行拾取、舉升和放置動作，然後逐漸增加重量。如果肩膀停止運作，請縮短上臂或將馬達移近底座。如果夾具滑動，請增加抓握材質或收緊槳片間距。小幅的機械調整通常比電氣調整更能解決問題。

常見錯誤：為了機械問題而增加電力。Battery Cube 提供固定的 3.7 至 4.2 伏特電壓，因此手臂停止幾乎總是扭力或平衡問題，而非電壓問題。檢查點：手臂應連續三次完成完整的拾取與放置循環，且不停止、不傾倒或不掉落物體。

• 先使用輕型物品測試，再嘗試重型物品。
• 如果手臂傾斜，請加寬底座，而不是減慢馬達速度。

機器手臂建置步驟一覽

1. 先建置底座： 製作最寬、最重的底座，並將第一根垂直支柱固定在底座中心。用一根手指橫向推動空底座，以測試穩定性。 檢查點：如果底座滑動或傾斜，請在添加任何東西之前先加寬底座。
2. 建立肩部樞軸並安裝馬達： 將軸穿過兩根橫樑，然後安裝 Cubit Motor Cube，使其輸出軸與該樞軸對齊。如果關節跨越超過一根橫樑的寬度，請使用 14 mm 的軸。 檢查點：用手將手臂轉過整個範圍，確保沒有卡住或搖晃。
3. 建立堅固的上臂和肘部： 使用兩根平行橫樑，並以連接磚連接，取代單一橫樑，並在頂部為手肘增加第二個樞軸。一開始先保持上臂較短。 檢查點：用一根手指抬起前臂末端；如果上臂彎曲，請添加交叉支撐。
4. 添加輕量前臂和雙槳夾爪： 保持前臂盡可能輕巧，並建造兩個相對的槳片，使其閉合在物體周圍。將夾爪居中於前臂下方，使負載保持平衡。 檢查點：當您用手抬起前臂時，夾爪內的一個小積木應保持不動。
5. 連接電池方塊並加入開關： 將馬達透過開關連接到電池方塊的電路中，並將電線沿手臂固定，避免在關節處形成環路。請對應正負極端子。 檢查點：電池方塊上的紅色LED閃爍表示短路，請關閉開關並檢查接線。
6. 安裝超亮LED方塊： 將 LED 放置在手臂頂端或底座上作為信標。如果沒有亮起，請反接電線，因為 LED 只允許電流單向流動。 檢查點：穩定的發光表示電路完整；閃爍則表示接點處有鬆動的電線。
7. 測試、調整與改善： 先使用輕物體執行取物、舉升和放置動作，然後逐漸增加重量。透過縮短上臂或將馬達移近底座來解決停頓問題。 檢查點：連續三次乾淨的取放循環，無停頓、傾倒或掉落。

讓這個組裝運作的零件

• Cubit 馬達方塊： Cubit Geared Motors 體積小巧且強勁，內含微小的行星齒輪，可將高速馬達降低至約 160 RPM，為齒輪和車輪提供扭力。馬達周圍的三個連接埠可提供最大的靈活性，以便連接來自 Bluetooth Cube 的電線。包含 Cubit Motor Cube 以及 10mm 和 14mm 的客製化軸。160 RPM 的齒輪比提供可用的扭力來抬起手臂，而不是使用轉速過快而難以控制的馬達，三個連接埠可讓您將電線遠離移動的關節。
• 電池方塊： Classic Battery Cube 是您電路的電源，具有正極和負極端子。當您開啟電源開關時，它會提供約 3.7 至 4.2 伏特的直流電。如果方塊頂部的 LED 閃爍紅燈，表示您造成了短路，應進行故障排除。它是可充電的，並附有專屬的 microUSB 傳輸線。閃爍的紅燈 LED 是測試期間最快的短路警告，而可充電電池意味著您可以重複進行手臂測試，無需購買一次性電池。
• 超亮 LED 方塊： LED Cube 是一款非常明亮的燈光，非常適合用作車輛的探照燈或燈塔頂端的信標。LED 是一種極性敏感的裝置，這意味著電流僅朝一個方向流動。如果將電線連接到電池時 LED 沒有亮起，請嘗試反接電線以反轉電流方向。LED Cube 只是電路的一部分。將其安裝在手臂上，您可以立即目視檢查電路是否完整，而了解其極性敏感性可避免您將接反的電線誤判為故障零件。

Circuit Cubes 的機器人手臂是一堂偽裝成玩具的力學課程。將底座建得寬闊，保持上臂短小，在通電前用手測試每個關節，並將 Battery Cube 上閃爍的紅色 LED 視為檢查接線的信號。一旦手臂完成乾淨的取放循環，請嘗試延長範圍，或從 Robots Rumble Kit 中添加第二個馬達以獲得更強力的夾爪。