CURRICULUM 1.0.0+bc95463f48e6 · beginner
製作精密的 5 機器手
學生將了解致動器、控制器、感測器整合及肌腱驅動機制，並能對精密機器手進行原型開發。
TIME100.0h
MODULES9
BUDGET₩4500000–6500000
REVIEWED2026-08-29
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學習進度
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這是一門大學及研究所程度的實作課程，從機器人學的基礎開始，帶領學生親自設計、製作、控制及驗證 5 機器手。
學生將了解致動器、控制器、感測器整合及肌腱驅動機制，並能對精密機器手進行原型開發。
STUDY MAP
課程體系
理論與設計基礎
製作與組裝
- 3D 列印與零件加工15.0 小時 · 理解使用碳纖維強化 PC 線材 (PC-CF) 進行零件製作與最佳化列印設定。
- 軸承與緊固零件安裝10.0 小時 · 理解製作精密機器手時，軸承與軸的機械公差及安裝原理。
- 配線與安全電源分路建構10.0 小時 · 理解為驅動致動器配置獨立 12 V 電源分路的方法。
控制與驗證
- 韌體開發與控制15.0 小時 · 理解 DYNAMIXEL 智慧致動器通訊與控制框架。
- 傳感器集成與反饋控制10.0 小時 · 理解使用 FSR 402 傳感器和 10 kΩ 電阻構成分壓電路的原理
- 性能測試與驗證10.0 小時 · 設計用於驗證機器手精度與重複性的定量測試指標
BILL OF MATERIALS
零件與工具
| 零件 | 型號 / 製造商 | 數量 | 關鍵規格 | 選型與相容資訊 |
|---|---|---|---|---|
| DYNAMIXEL 智能執行器腱與關節驅動 | XM430-W350-Trobotis | 11 |
| 集成位置、速度、電流反饋的精密驅動器 替代方案: 相同通信規格的 DYNAMIXEL X 系列相容性: DYNAMIXEL Protocol 2.0, 12 V 電源分支 |
| 內置 DYNAMIXEL 端口機器人控制板無需單獨通信橋接即可執行執行器命令、傳感器採集、運行狀態機 | OpenCR 1.0robotis | 1 |
| 移除外接 RS-485/TTL 橋接器及終端/上拉電路，提高再現性與安全性 替代方案: 內置 DYNAMIXEL TTL 端口的同等級 ROBOTIS 控制器相容性: 內置 DYNAMIXEL TTL x 3, 內置 DYNAMIXEL RS-485 x 3, XM430-W350-T 直接連接, FSR 402 分壓電路僅使用 3.3 V 傳感器電源, 模擬輸入信號不超過 0~3.3 V 範圍, 12 V 執行器電源與 ADC/傳感器電路隔離 |
| 絕緣型桌面電源適配器執行器 12 V 分支電源供應 | GST160A12-R7Bmeanwell | 3 |
| 在無裸露 AC 端子的情況下，為 4 台/4 台/3 台執行器構成獨立低壓 DC 分支 替代方案: 同等級絕緣型 12 V 適配器 - 分支每路 11.5 A 以上相容性: 每個適配器輸出用作獨立保險絲分支, 絕對禁止並聯正極(+)輸出, 獨立分支疊加額定 34.5 A >= 執行器峰值 25.3 A, 每個輸出保持獨立分支，絕對禁止並聯正極(+)輸出, 3 個分支按執行器 4 台/4 台/3 台分配, 每個分支使用 10 A 保險絲及可接觸的物理斷電手段 |
| 指尖力感應傳感器指尖接觸力測量及抓取力反饋 | FSR Model 402interlinkelectronics | 5 |
| 在纖細指尖結構中確保接觸力反饋 替代方案: 具有官方數據表的薄膜力傳感器相容性: 放置於指尖墊下方, 需要 ADC 輸入分壓電路 |
| FSR 分壓用 10 kΩ 電阻構成 FSR 402 與分壓器，通過 OpenCR ADC 獲取力信號 | Adafruit Product 2784adafruit | 5 |
| 明確實驗所需的分壓電阻數量與電氣額定值 替代方案: 10 kΩ，0.25 W 以上，5% 以下軸向電阻相容性: 每對 FSR 402 1 個對應電阻 1 個, OpenCR ADC 輸入 |
| 分支用鎖定連接器各手指電源/信號線束的可拆卸分支 | Micro-Fit 3.0molex | 12 |
| 減少振動中的脫落並簡化手指模塊更換 替代方案: 具有官方額定的同等級鎖定型分支連接器相容性: 僅用於 10 A 適配器分支保險絲下流的獨立執行器/手指線束, 連接器最大電流限制為 XM430 1 台的 2.3 A, 不用於 9.2 A 集合分支 |
| ATO 線上分支保險絲座在各 12 V 適配器的正極(+)輸出上安裝 10 A 分支保險絲 | 0AFH0001Zlittelfuse | 3 |
| 將各分支的過電流保護組件固定在接線圖和採購清單中 替代方案: 32 VDC 以上，連續 15 A 以上 ATO 線上座相容性: 0287010 ATOF 10 A 保險絲, GST160A12-R7B 獨立分支 |
| 10 A ATOF 分支保險絲4 台/4 台/3 台執行器獨立分支的過電流保護 | 0287010.Ulittelfuse | 3 |
| 額定值低於 11.5 A 電源分支，高於 9.2 A 峰值，以保護配線故障 替代方案: 相同 ATO 規格 10 A，32 VDC 以上保險絲相容性: 0AFH0001Z 座, 每分支最多執行器 4 台，堵轉總和 9.2 A |
| Dyneema SK78 高強度纖維腱將執行器張力傳遞至手指關節 | D-Pro 1.5 mm / 01505-0150-010liros | 1 |
| 通過明確直徑、斷裂負荷、伸長率的產品，確保腱更換的再現性 替代方案: 直徑 1.5 mm，斷裂負荷 230 daN 以上的可追溯 Dyneema SK78 線相容性: 捲筒邊緣倒角, 必須進行反覆彎曲測試 |
| FDM 結構用碳纖維 PC 線材製造手指連桿和手掌框架 | Prusament PC Blend Carbon Fiberprusa3d | 1 |
| 使用現有的 FDM 設備製作需要剛性和尺寸穩定性的結構 替代方案: 具有官方物性表的 FDM 用工程線材相容性: FDM 3D 打印機, 必須使用硬化鋼噴嘴 |
| 無油聚合物套筒軸承管理手腕和高負載旋轉軸的摩擦與間隙 | JSM-0810-10igus | 4 |
| 無油結構減少維護需求與污染 替代方案: 相同 8×10×10 mm 規格的官方套筒軸承相容性: 8 mm 軸, 10 mm 建議公差外殼孔 |
| 8 mm 精密鋁軸JSM-0810-10 軸承的手腕/關節旋轉軸 | AWMP-08igus | 2 |
| 在採購階段固定軸承內徑和軸徑，減少間隙誤差 替代方案: 與 JSM-0810-10 兼容的公差明確 8 mm 軸相容性: JSM-0810-10 內徑 8 mm, 切割至組裝長度後進行倒角 |
| M3 內六角圓柱頭螺釘緊固手指連桿、傳感器支架、手掌框架 | M3×10 JIS B 1176misumi | 40 |
| 固定標準規格，統一 CAD 孔位與組裝工具 替代方案: 相同 M3×0.5 規格的可追溯圓柱頭螺釘相容性: M3×0.5 嵌件螺母, 2.5 mm 六角扳手 |
| M3 黃銅熱壓螺紋嵌件在 PC-CF 打印件中形成可重複組裝的 M3 內螺紋 | HTBI-M3-BRaccu-components | 40 |
| 比直接在打印件上擰螺絲更具重複拆裝的再現性 替代方案: 相同 4.4×5.8 mm 規格的 M3 黃銅熱壓嵌件相容性: M3×0.5 圓柱頭螺釘, PC-CF 打印件 4.0 mm 引導孔 |
FINAL BUILD
智能 5 指機器手最終製作與測試
繳交成果
評分標準
- 機械精度與運作性能評估
- 實時控制算法實現水平
- 規劃停機後維護/接近操作前，物理斷電與無電測量程序的文檔完整性
- 文檔（BOM、圖紙）的完整性
- 測試數據分析與性能驗證
安全標準
- 規劃停機後維護/接近操作前，物理斷開 3 個絕緣電源適配器，並記錄各分支殘餘電壓在直流電壓模式下低於 1 V
- 檢查各獨立電源分支的 10 A 保險絲額定值與時間-電流特性
- 在固定夾具中完成無負載測試後，分階段增加抓取負荷
- 在切割、鑽孔、腱張力及抓取測試過程中，必須佩戴防衝擊安全作業護目鏡
RESEARCH LEDGER
參考資料
- Introduction to Robotics: Mechanics and Control - John J ... John J.Craig-Introduction to Robotics Mechanics and Control ... Introduction to robotics : mechanics and control : Craig ... Introduction to Robotics: Mechanics and Control (3rd Edition) Introduction to robotics : mechanics and control : Craig ... Introduction to Robotics: Mechanics and Control - John J ...books.google.com · textbook · 2026-08-29
- Intelligent soft robotic gripper for non-destructive grasping ...nature.com · paper · 2026-08-29
- DCX 10 L 10 mm, precious metal brushes, DC motor DCXmaxongroup.com · datasheet · 2026-08-29
- ESP32 Wi-Fi & Bluetooth SoC | Espressif Systemsespressif.com · datasheet · 2026-08-29
- 1910.212 - General requirements for all machines ...osha.gov · standard · 2026-08-29
- Underactuated Roboticsunderactuated.mit.edu · university · 2026-08-29
- Ruka-v2: Tendon Driven Open-Source Dexterous Hand with Wristarxiv.org · paper · 2026-08-29
- US11325264B1 - Tendon-driven robotic handpatents.google.com · patent · 2026-08-29
- XM430-W350 e-Manualemanual.robotis.com · datasheet · 2026-08-29
- FSR Model 402interlinkelectronics.com · datasheet · 2026-08-29
- OpenCR 1.0emanual.robotis.com · technical_documentation · 2026-08-29
- Micro-Fit 3.0 Connector Family Specificationcontent.molex.com · datasheet · 2026-08-29
- GST160A12-R7B Enclosed Desktop Power Adaptermeanwell.com · datasheet · 2026-08-29
- D-Pro 1.5 mmliros.com · technical_documentation · 2026-08-29
- iglide J JSM-0810-10 Sleeve Bearingigus.com · technical_documentation · 2026-08-29
- drylin R Metric Aluminum Precision Shaft AWMPigus.com · technical_documentation · 2026-08-29
- Prusament PC Blend Carbon Fiberprusa3d.com · technical_documentation · 2026-08-29
- Socket Head Cap Screws Technical Datain.misumi-ec.com · technical_documentation · 2026-08-29
- M3 Heat-Fix Threaded Inserts HTBI-M3-BRaccu-components.com · datasheet · 2026-08-29
- ATO AFH Series In-Line Fuse Holderlittelfuse.com · datasheet · 2026-08-29
- ATOF 287 Series 10 A Blade Fuselittelfuse.com · datasheet · 2026-08-29
- 10K Ohm 5 Percent 1/4W Through-Hole Resistorsadafruit.com · technical_documentation · 2026-08-29