修平技術學院二年制機械工程系

專題製作報告

機械螃蟹研究與製作

指導教授：江明宗

班 級：二機二甲

組 長：吳宗緯 AA97027

組 員：劉致杰 AA97035

賴昱均 AA97029

王育陞 AA97028

葉嘉豪 AA97036

林祥弘 AA97037

劉柏彥 AA97053

中 華 民 國 九 十 八 年 十 一 月

目錄

第一章 〃摘要 ………………………………………………01

第二章 〃緒論

2-1 製作前言…………………………………………………03

2-2 製作動機…………………………………………………04

2-3 聲控玩具…………………………………………………05

第三章 〃 工作原理

3-1零件配置…………………………………………………07

3-2齒輪原理與說明…………………………………………15

3-3聲控電路分析……………………………………………19

3-4聲控電子玩具……………………………………………22

3-5發聲器……………………………………………………23

3-6 聲音接收器………………………………………………23

第四章 〃 製作過程

4-1製造材料…………………………………………………25

4-2齒輪箱的組裝……………………………………………28

4-3基板的組裝………………………………………………29

4-4自由手臂組立與結合……………………………………32

第五章 〃 過程照片

5-1設計圖……………………………………………………34

5-2零件圖……………………………………………………44

5-3成品照片…………………………………………………53

第六章〃結論心得……………………………………………54

第七章〃參考文獻……………………………………………63

第一章 〃摘要

選擇機械螃蟹主要在於世界各國爭先推出機器人，於是

我們朝這個方向出發，於是我們選定機械螃蟹，由於螃蟹橫

著走原理，可運用到汽車上，能使我們更方便路邊停車，只

要將車子平行於停車格，另用橫著走原理可以輕鬆把車子停

進停車格。

主要零件有馬達、齒輪、曲柄、連桿、聲控等材料組合

而成，其原理靠著馬達的帶動，使曲柄支點處於圓周上之偏

心位置，因而迫使與曲柄相連之後足件作出連續踏步動作，

同時曲柄亦透過一連桿轉動予前足件，使其作出動物步行時

腳部型態。

聲控方面主要是使用簡單的聲控，簡單聲控主要是靠著

放大後音頻訊號直接連通驅去路機構，控制動作，並且不需

專門的發聲器，通常拍手生、大聲說話就能控制，也因這樣

所以他常會因任意聲響或干擾生都會產生動作，會造成許多

不必要的誤動作。

齒輪主要功能是改變機械速度，或運動方向，屬於槓桿

原理的應用，藉以改變立的大小、方向，以及旋轉速度。透

過齒數比的換算也可以得知扭力以及轉速的改變情形，齒輪

特性是可傳達旋轉，用極小的力也能傳動，可運用較小之力

移動較大重量，所以我們可以選擇齒型或軸的相關位置來改

變傳達特性

零件配置主要是選用後面配置一個馬達帶動二隻腳的設

計，而傳動桿的設計是由一根長型桿件作為傳動，使馬達輸

出以蝸桿和齒輪箱接合，已獲得高減速比，產生足夠扭距。

第二章 〃緒論

2－1製作前言

在一百多年前，蒸汽機發明之後的工業革命時期，要回

答這個問題容易多了，舉凡用來取代人力、為人服務的硬

體，都可稱之為「機械」。時至今日，這是一個不容易正確

回答的問題，筆者思索了許久，嚐詴用下列文句來闡釋：舉

凡涉及物體的運動、力與熱的傳送、以及能量變換現象的硬

體，都可稱之

為「機械」。這個定義範圍很大，不過也可以就三種用途別

來加以舉例說明：

◎ 運送用途: 交通工具(火車、汽機車、腳踏車、船、

飛機、太空船、火箭)、送風機、水泵…等。

◎ 生產工具: 用來製造用品者，如工具機、電子產品

製造設備(如 IC製造設備)、電腦製造設備(如主機板、連結

器製造)、食品製造設備(食品機械，如麵粉包裝機、造粒

機)、化學品製造設備(化學機械，如塑膠射出機)、農漁牧

業生產設備(農業機械，如收割機)、紡織設備、建設工具(建

設機械，如

挖土機)…等。

◎ 生活用品: 冷暖氣機、冰箱、洗衣機、電鍋、瓦斯

爐、烤麵包機、電扇、打字機、磁碟機、防潮箱、熱水器、

除濕機、電腦週邊(機殼、散熱裝置、…) …等。

近代機械便是結合上述各種相關科技，使機械能更有效

地為人類服務的整合性科技。

2－2 製作動機

在組員一番討論之下，我們看了許多的作品與材料，最

後選擇了〝螃蟹〞這個專題。這個作品，靠著簡單的馬達、

齒輪、曲柄和連桿等材料組合而成。當發動馬達時，由於曲

柄支點處於圓周上之偏心位置，因而迫使與曲柄相連之後足

件作出踏步之連續動作，同時曲柄亦透過一連桿傳動予前足

件，使其作出動物步行時腳步之型態。

因為這個作品的原理很像四驅車的原理，所以在組員們

的討論下，把四驅車的原理融入到這個作品中，再加上一些

零件，讓它以螃蟹行徑方式走動。

製作此作品，讓我們了解到各個機構中互相配合與帶

動，進而行成了機械。所以就選了這個作品來做為本組的專

題研究報告。

2-3聲控玩具

1、聲控玩具運用

這類玩具就用放大後的音頻信號直接連通驅去路機

構，控制玩具動作。 並且一般不需專門的發聲器，通常的

拍手聲、大聲說話聲就能控制玩具。 如一種聲控動物玩

具，就掛在嬰兒的床頭，當嬰兒啼哭時，小動物就會發出叫

聲，並做一些動作，哄嬰兒停止啼哭。 嬰兒安靜下來，這

個小動物也就不動了。

簡單聲控玩具對任意聲響或乾擾聲都會產生動作，會造成

許多不必要的誤動作。

簡單聲控方式相當於一個聲控開關的作用，一般只能完成

一種動作。

2、選頻聲控玩具

選頻聲控玩具只受某一特定頻率的聲波信號所控制其

動作的一類玩具。

選頻聲控方式相當於一個聲控開關的作用，一般只能完

成一種動作。

3、雙穩態聲控方式玩具

雙穩態聲控方式至少可完成二種以上的動作

4、多元單穩態聲控方式玩具

單穩態觸發器具有一個穩態，一個暫態，而且暫態時間

可以任意控制。 如果將多個單穩態觸發器進行恰當組合，

而且在每個單穩態電路的暫態時間內使玩具做一種動作，則

就可以使玩具順序完成多個動作，大大提高玩具的功能。

如聲控機器人就是採用這種控制方式。

多元單穩態聲控方式玩具雖然可以實現多種動作，但是

這種動作是周而復始地按照一定順序進行的，不能隨意孌

動。 功能會受到限制。

5、隨意聲控方式

隨意聲控方式是讓玩具按照聲音命令從任何狀態，立即

轉換到所需要的運動狀態。

第三章 〃 工作原理

3-1零件配置

1. 選用前後各配置一個馬達並各自帶動兩隻腳的設計，配合

此設計將底座分為前後兩部份，輔以轉向機構來完成轉向

的需求。採用此設計的原因為：干涉所產生的問題較小且

可經由傳動桿『腳』的設計，來解決此一問題。

2. 傳動桿的設計原先一根長形桿件為傳動件，因考慮到動物

行進時易產生不穩定的現象，馬達輸出以蝸桿和齒輪箱接

合，以獲得高減速比，產生足夠的扭距。

3. 前腳使用一般齒輪箱進行減速，構造如圖所示。後腳則安

裝差速器，以便在轉彎時，左右兩邊不會產生滑動的現象。

4. 轉向機構的設計則以馬達結合蝸桿帶動齒輪箱，產生高扭

距，並經由兩個圓柱形的小齒輪的方向，使驅動時有較長

的力臂，讓可驅動前方底座轉向，需注意的是在前半部需

在適當部份加上阻礙物，以限制前半部轉彎的角度，以避

免機器動物產生『轉過頭』的鎖死現象，而使無法帶動前

半部。

各部位尺寸的設計：因此次需爬斜坡，故為使其不會在

上坡時卡住，其腳長和前後兩齒輪箱驅動軸間距的長度比例

便成為尺寸設計上最重要的考量點，需選取適當的比例，而

有關於此比例的決定方法。

機器人運動軌跡

機器人手端運動軌跡之產生，須同時考慮曲線之順滑性

與速度、加速度，甚至急跳度(Jerk)之連續性。然而為了能

在線上即時作業，其運動軌跡之產生必須不能太複雜，其產

生之軌跡亦不能搖擺太大，以致於使用者不能預測其軌跡形

狀，這些條件限制了機器人運動軌跡函數最高為四階，而不

同的階數與不同之混合方法，產生了不同特性之曲線函數，

首先尋找一些較為切實可用之路徑產生方法加以分析評

估。其次，直線運動是機器人路徑控制中最為基本的功能，

以直角座標和關節座標兩方面探討機器人的運動軌跡。另

外，在焊接或噴漆工作時，機器人除了必須順滑地追尋路徑

外，同時必需作等速率運動，以免材料堆置或不均勻。最後，

在高速運動時，機器人之運動時間須作適當之規劃，以使機

器人在最短時間內達到目的地等，均是一個具有較高智慧之

機器人所必備，齒輪是許多機械產品中不可或缺的基礎零

件，而漸開線正齒輪對，具有幾何外廓簡單、製造容易、以

及對中心距裝配誤差的低敏感度等優勢，已廣泛地被應用於

各種機器中，其亦為平行軸間傳遞動力時最常被使用的機

構。但其無法自由地調整背隙，以及在具有軸角度之裝配誤

差時，會產生邊緣接觸與嚙合衝擊，導致接觸應力提升、噪

音、以及其他傳動上的問題；是以如何使其避免邊緣接觸、

嚙合衝擊以及達到背隙可調的目的，一直為齒輪研究之主要

方向之一，而其亦為本研究之主要目的。

機構並利用所提之共軛理論建立其曲面設計、齒印接觸

分析以及曲率分析模式。另依據曲率分析之相關推導，本文

亦提出該三型齒輪之避免過切條件，推導其各參數避免過切

範圍之解析解，以及決定參數避免過切範圍之作法。文中並

針對所建立之各模式與作法，分別提出分析實例以觀察所設

計齒輪之曲面與嚙合特性，以及進行其參數避免過切範圍的

作法與結果之驗證。參考如圖(2-1) (2-2) (2-3) (2-4)

(2-5)

標準齒：

節距(t0)=2 弦齒厚(t0/2)

模數：節圓直徑/齒數

壓力角：節點的半徑連線與

齒形切線的夾角通常為 20

度

標準齒、長齒、短齒之分別

齒輪各部位名稱：

齒的受力：

圖 2-3

齒形:因怕受力不平均所以

會有下列的齒形

鼓齒形(對較寬的齒輪十分

重要)

鏟齒形(將齒頂加工出倒

角)

（1）齒輪

圖 2-4

品 名 數 量 備 考

轉軸齒輪 1 30 片齒 平齒輪、白

色

小齒輪 1 8 片齒 平齒輪、白

色

凹面齒輪 1 24 片齒×12片齒

二段平齒輪

平齒輪 6 30 片齒×10片齒

二段平齒輪

齒輪栓 3 Φ2×28

轉軸安裝環 1 黃銅

（2）齒輪的齒數與旋轉數的關係

平齒輪的旋轉與齒數成反比。以算示表現如下：

Na / Nb ＝ Tb / Ta

Na…齒輪 A的每分鐘旋轉數

Nb…齒輪 B的每分鐘旋轉數

Ta…齒輪 A的齒數

Tb…齒輪 B的齒數

當齒輪的軸過度偏離時，如 A 圖要組合三個以上的齒輪

後使用。又如需較大的旋轉比時，則使用如 B圖的組合齒輪

裝置。

齒輪列的値是將傳達動力的齒輪所有齒數相乘所得的

數值已被傳動的齒輪的所有齒數相成後的數值相除後求出。

如 A 圖示如下計算：

齒輪列的値＝Ta×Tb×Tc / Tb×Tc×Td ＝Ta / Td

No＝Na × Ta / Td

如 B 圖示如下計算：

齒輪列的値＝Ta × Tc / Tb × Td

（3）減數比的計算與實驗

如圖 所示，將齒輪在板上展開後做出組合物，查出各

齒輪的旋轉數。開始先計算齒輪列的值，將 A齒輪的旋轉當

成 100時的 J齒輪旋轉數用算示求出。接著，實際旋齒輪，

查出各齒輪的旋轉數。

圖 2-5

（4）齒輪大小的表現方法

一般用係數（modul），所謂係數是將間隔的直徑以齒數

除後以 mm表示者。本模型組所用的齒距大小為 0.5mm。

3-2齒輪原理與說明

齒輪主要的功用:是改變機械速度，或運動方向

齒輪是傳動機構中重要元件，屬於槓桿原理的應用，藉以改

變力的大小、方向，以及旋轉速度。透過齒數比的換算，也

可以求得扭力以及轉速的改變情形。

齒輪係將圓之邊緣依一定的曲線做成輪齒，用以代替滾動之

圓柱及圓錐而運動。齒輪的功用是：

1.傳遞動力。

2.改變動力方向。

3.改變旋轉速度。

其特性是可傳達旋轉，使用極小的動力也能傳達，可運用極

小的構造而高效率傳達大轉距，也可選擇齒形或軸的相關位

置來改變傳達之特性。若軸距太遠時，可用齒輪組。

齒輪的類別及種類很多又複雜，通常我們會用齒輪的軸向加

以分門別類；

1. 平行軸系齒輪：有正齒輪、螺旋齒輪、內齒輪及齒條

2. 相交軸系齒輪：有直齒傘形齒輪、螺旋傘形齒輪

3. 交錯軸系齒輪：有交錯螺旋齒輪、蝸桿蝸輪及戟齒輪

4. 其他類型之齒輪：棘齒輪，栓槽軸及齒輪聯軸器

正齒輪:主要的功用是在兩互相平行的傳動軸間，傳遞能量

和扭力。若一組齒輪中，驅動輪的外徑比被驅動輪小，則可

達到減速的功用，此外依據能量不滅定律，雖然速度被減少

了，卻增加了扭力的輸出。正齒輪應用的範圍很廣，小到我

們手上所帶機械式的手錶，汽車的傳動機構，磁碟機‥等。

齒輪傳輸原理

我們可以利用槓桿的作用，可以用較小之力移動較大之重

量，同時也知道扭力即是轉動的力量，為力量之作用點與轉

動中心的距離與作用力的乘積，即為扭力之應用，故當以一

力加於槓桿之一端，亦可以使槓桿平衡。當若需較多的槓桿

傳遞力量時，則因槓桿的數目增多，製成桿輪則易使扭力能

繼續傳遞轉動，同時轉速也傳遞了，故可將桿輪加以改進成

為齒輪，而形成的齒輪的傳動。

圖2－25 槓桿作用 圖2－26 扭力之效

果

圖2－27 扭力與力矩 圖2－28 桿 輪

齒輪的減速比、扭力比和直徑比的關係：

於齒輪接觸點處，可知二齒輪所受的力量F相等。則大齒輪

軸上的扭力大，小齒輪軸上的扭力較小，即FR>Fr，由此得

知與轉速的關係為二齒輪的轉數比，等於二齒輪齒數的反

比，也同時是二齒輪的扭力、直徑、半徑大小的反比，兩齒

輪若外接時轉動的方向會相反，但當二齒輪中心距離太遠

時，可經由鏈條

傳動，其減速比及扭力比和二齒輪直接連結時的傳動情形相

同，但兩齒輪旋轉方向會相同。

變速箱的功能：

變速箱的作用係利用齒輪與齒輪間的摩擦原理來達到作用

的，且利用齒輪的功用：(1)增加轉速：以大齒輪帶動小齒

輪時，可能增加轉速，但輸出扭力會減小、(2)增加扭力：

以小齒輪帶動大齒輪時，可以增加扭矩，但轉速卻減小、(3)

改變傳輸方向：兩齒輪採用內接，轉動方向相同；但採用外

接相嚙合時，則轉動方向相反、(4)直接傳動，以上四種的

功用來達到作用。

3-3聲控電路分析

聲音轉換電器與濾波電路

由一顆 2K2的電阻建立直流位準供給電容式麥克風電源，當

麥克風接收聲音時會傳送出聲音波形，再由 10u電容濾波。

放大電路

此為 OPA 非反向放大電路，當有聲音波形輸入時經由 OPA 進

行放大，由可變電阻調整放大倍率，也就是聲音接收的靈敏

度，可變電阻調至 0 時放大倍率為 11 倍，調至 100K 時即可

放大至 111倍。

復歸電路

假設 VDD 為 11V，100K 與 10K 電阻分壓，10K上的壓降為 1V

輸出至 OPA的第 2 腳作比較，當按鈕按下時 100K電阻短路，

使 10K壓降變為 11V，而電容器作用為當電源送入瞬間電容

短路而使輸出為 11V，防止一送電燈即亮的結果。

比較/保持電路

此為 OPA 樞密特電路，當聲音經由放大電路後經此電路做比

較，假設輸入為 10V，2 個 10K 分壓，分壓結果 5V輸入至第

3 腳，而使第 3腳 5V 與第 2 腳 1V 做比較，正輸入端大於負

輸入端，第一腳則輸出+VDD(11V)，當聲音停止時無電壓輸

入，11V 給 2個電阻分壓，而輸入 5.5V 至第 3 腳，比較後正

輸入端依然較大，第一腳持續輸入+VDD(11V)自保持，當復

歸電路的按鈕按下後，第 2腳輸入 11V而使負輸入端大於正

輸入端，因此第 1 腳變為-VDD(0V)。

驅動/負載電路

此次負載為 LED，當有感測到聲音時 LED 即亮起，而 200 電

阻為限流電阻，避免電流過大而使 LED燒毀。

3-4 聲控電子玩具

這種玩具的控制器是發聲器，其基本原理是用聲波控制玩

具動作。 發聲器通常有接觸發聲器、氣哨發聲器和電子發

聲器。 接觸發聲器是指由物理之間的撞擊而發聲的一類發

聲器，氣哨發聲器是靠氣流振動而發聲的發聲器，電子發聲

器是由振盪器產生聲頻信號而發聲的。 玩具本體都裝有聲

音受感器，其作用是鈄聲音信號轉換為電信號。 常見的受

感器有駐極性電容傳聲器、高阻抗耳塞機和壓電陶瓷片等。

聲控玩具原理概述

一、聲控電子玩具

聲控玩具是利用聲音來控制並產生和種動作的電子玩具。

二、聲控玩具基本組成及工作原理

聲控玩具的工作過程：

由發聲器發出的聲音，被玩具主體內的聲音接收器接收，

將聲音信號轉化為電信號，信號經

音頻放大器放大，再經功率放大，驅動執行機構完成各種

動作。

3-5 發聲器

發聲器是聲控玩具的控制源，其作用是發出一定響度和一

定頻率的聲波。 聲波一般採用 1kHz 單一頻率的聲波，如

裁判員哨子聲，其具有抗干擾能力強等特點。

發聲器根據發聲方式，可分為：

（1）氣流發聲器如哨子，主要用在需要選頻的聲控玩具，

要求發出一定頻率的聲波

（2）碰擊發聲器如手槍扳機聲，主要用在對聲波頻率無特

殊要求的聲控玩具中。

（3）電子發聲器，由電子線路產生一定頻率的音頻信號，

經功率放大推動揚聲器或壓電陶瓷片而發聲。 但，因需要

電源，結構複雜，成本較高，故聲控玩具中使用較少。

3-6 聲音接收器

聲音接收器是在聲控玩具中用來接收聲音的受感器，其作

用是接收由發聲器送來的聲波並轉換為是電信號，所以它是

聲控玩具中的換能元件。 在聲控玩具中，聲音接收器或受

感器可以使用高阻抗耳塞、駐極體電容傳聲器和壓電陶瓷片

等。

三、聲控玩具的類型及其工作原理

聲音接收器輸出的信號一般非常微弱，必須經過放大器放

大，然後對放大後的信號進行各種變換處理，以便完成各種

動作。 按信號的處理方式，聲控玩具可分為五個基本類型。

第四章 〃 製作過程

4-1製造材料

基本設計完成後，便是材料選購部分，採用輕量化的電

池、馬達、與材料，以減少車體本身的重量，更不會讓馬達

負載過大。材料規格如下：

物品名稱 尺寸 數量

轉軸 3mm×110mm 2

轉軸 3mm×80mm 1

轉軸齒輪 1

小齒輪 1

凹面齒輪 1

平齒輪 6

齒輪栓 ψ2×28 3

銅環 1

基板 1

聲控電路板 1

電池盒 1

馬達 1

配線材 0.3×150mm 4

小螺釘 3mm×6mm 22

小螺釘 3mm×8mm 23

小螺釘 3mm×10mm 2

小螺釘 3mm×15mm 6

小螺釘 3mm×20mm 8

小螺釘 3mm×25mm 2

六角螺母 3mm 53

平墊圈 3mm 8

齒輪箱體 1

輸出軸擋 1

安裝底座 4

馬達套箱 1

軸承 3

單軸承 4

角接頭 A、C ψ3mm 10

滑動開關 1

隔套 ψ3mm 28

螺絲套 3mm 12

棘齒輪 2

曲柄臂 6

成型零件 1

自由手臂 100mm 8

自由手臂 65mm 12

自由手臂 60 4

自由手臂 40 4

齒輪箱體 A 1

齒輪箱體 B 1

輸出軸擋 1

轉軸齒輪 1

小齒輪 1

凹面齒輪 1

平齒輪 6

齒輪栓 ψ2×28 3

轉軸安裝環 1

螺母 4

4-2齒輪箱的組裝

1﹒將齒輪箱體 A 平置桌面，有凹面處靠近自己，再將三根

齒輪栓直立於齒輪箱體 A 上。

2﹒先將平齒輪放入中間的齒輪栓上，再將凹面齒輪倒放放

入下方齒輪栓中。

3﹒將平齒輪交叉放入上方齒輪栓及中間齒輪栓，上方齒輪

栓與中間齒輪栓各放入三個平齒輪。

4﹒將轉軸 80mm插立於上段的孔，接著放入轉軸安裝環。轉

軸安裝環放入前應先將安裝螺絲安裝在轉軸安裝環上。

5﹒將轉軸擋放入轉軸，注意轉擋方向與齒輪箱體 A 的螺絲

孔相合。

6﹒將轉軸齒輪放入轉軸中，注意轉軸齒輪放入前應先將安

裝螺絲安裝在轉軸齒輪上。

7﹒將齒輪箱槽 B 覆蓋，注意覆蓋時是否將齒輪栓及轉軸位

置完全覆蓋，轉軸應從箱體 B 之上段位置穿出，齒輪栓

應和箱體 B上插槽吻合不會掉落。

8﹒將轉軸調整在齒輪箱中央，兩邊突出的轉軸螺紋要相等。

將齒輪箱組包中的長螺釘(M3×25)及短螺釘(M3×10)放入

齒輪箱中，用六角螺母固定。

9﹒將轉軸安裝環之安裝螺絲鎖緊，另外將轉軸齒輪對準中

央位置平齒輪，鎖緊安裝螺絲。轉動一下轉軸測詴齒輪

箱是否會轉動。

4-3基板的組裝

設計一個車體平台，使〝螃蟹〞可以承受負載，（目前

所能承受的負載會依照車體重量跟馬達扭力來估算負載大

小）。

1﹒用螺釘(M3×6)將基板固定座及電路板固定。要鎖在開關

旁的小孔上。

2﹒將馬達套入馬達箱中，注意馬達箱有一倒勾，請對準馬

達相對勾槽中，塞入後會有喀一聲，就算完成。不能插

到電線的一方，以免難取出。

3﹒將小齒輪塞入馬達前緣，以便馬達驅動。

4﹒將馬達放入齒輪箱中。注意，馬達箱前緣有一凹槽，可

以和齒輪箱上的馬達箱固定座相結合，放入時請將馬達

箱與齒輪箱貼合，順時鐘方向轉入，此時會有喀一聲，

在檢視一下小齒輪和凹面齒輪是否接合。如果已經接合

才算成功。

5﹒用(M3×8)螺釘及六角螺母將電池盒固定在機基板背面。

6﹒使用(M3×8)螺絲與六角螺母將基板固定座固定在基板上。

7﹒使用四個(M3×8)螺絲套入齒輪箱安裝座中，分別塞入齒

輪箱底部四個孔，同時用六角螺母將齒輪箱固定在基板上

面。注意，請一個一個固定，務必將螺絲塞入基板固定孔

中。

8﹒將兩個角接頭用(M3×10)螺絲及六角螺母固定在基板。ㄧ

共有四組。

9﹒用(M3×8)螺絲與六角螺母將二號自由手臂固定在基板

上。二號自由手臂下方兩個安裝孔分別對到接頭的孔

中。注意，用(M3×8)螺絲穿過自由手臂時必須要套上平

墊圈，再以六角螺母固定，要做四組。參考圖 3-1

圖 3-1

4-4自由手臂組立與結合

◎自由手必組立：

1. 將 1 號與 6 號自由手臂相疊，1 號中間安裝是大孔，6 號

中間安裝是小孔，將大孔疊放在小孔上，用 M3×6（最小的

螺絲）鎖上。螺絲鎖上不會脫落即可，同時將兩根自由手

臂活動看看，只要可以自由活動就算完成。重複步驟方式

做四組。

2. 按照順序，用 M3×6（最小的螺絲）將自由手臂鎖上。四

號（下面左方）中孔與三號（上面上方）中孔結合；四號

下孔（較長一端）與五號（上面下方）結合；七號（下面

右方）上孔與三號右孔（較長一端）結合；七號中孔與五

號又孔結合。完成後活動自由手臂看看，可以收縮自如就

算完成。如果有太緊的情形，要將螺絲旋鬆，不要脫落即

可。重複步驟方式做四組。

◎自由手臂組合：

1. 用 M3×20 套入三號自由手臂安裝孔，在套入隔套 4mm 及六

角螺母，接下來在將軸承套入，並在以六角螺母固定。

2. 用 M3×8 螺絲與六角螺母將軸承固定在基板上，一共要做

四組。

3. 將六角螺母轉入轉軸中約 1公分。使用小曲柄軸，用 M3×

20 螺絲轉入小曲柄軸凹處，外側再用六角螺母固定。小曲

柄軸中心轉入轉軸中使用小曲柄軸與六角螺母緊密結合，

再將小曲柄軸以六角螺母固定在轉軸上。(此處六角螺母必

須鎖緊)。轉軸另一端小曲柄軸也依同樣方式固定。

4. 用 M3×15 螺絲套入六號自由手臂安裝孔，再將兩個 4mm隔

套套入，固定在 2 號自由手臂上(不用六角螺母)，要做四

組。接下來將兩個 1 號自由手臂分別套到曲柄軸上，外側

再用螺絲套固定，重複步驟方式做兩組。

5. 110mm 轉軸兩端先轉入兩個六角螺母，然後套置在兩端 4

號自由手臂上方安裝孔，再轉入六角螺母貼近自由手臂外

側。接下來套入 10mm 隔套，再將 1號自由手臂套到轉軸上，

外側再用螺絲套固定。基板兩端都要置入轉軸，將螃蟹的

腳支撐起來。

6. 檢查所有螺絲是否有脫落處，若沒有即完成製作。

參考圖 3-2

第五章 〃 過程照片

5-1設計圖

圖 3-2

5-2零件圖

5-3成品照片

第六章 〃結論心得

整個計畫執行中，首先考慮到的是馬達是否有足夠的扭

力矩及靜扭力矩；由於馬達是要用來驅動正齒輪以帶動整個

曲柄連桿的運動，也因此需要有大的扭力矩及靜扭力矩。

解決方法：根據一些資料查證，改變扭力矩及靜扭力矩可以

從電流的大小來改變它，此外若換置好一點的馬達（有較大

的額定電流）可能會好一些。

在製作的過程中，發現了馬達要帶動機械腳有點困難，

還有在裝馬達時要如何讓馬達用上最大動力，這些問題讓我

們努力了很久。進而再詢問市場上的型號大小種類因為畢竟

連桿的機構的重量有點重，能用簡單的電流正反轉，讓體積

重量都減到最小，整體的可行性才能有所提高。所以，我們

會先把電流正反轉的問題搞定，盡快決定馬達的大小，以讓

整體的設計完成。

學號：AA97027 姓名：吳忠緯

這次專題我們做機械螃蟹，一開始我們並不是做機械螃

蟹，而是安全帽上 LED燈，但是 LED 屬於比較電機科，在無

數次的失敗後，決定回到我們的專業領域機械。

在經過一連串的分工後，我們開始合作，我們先把構想

架構出來，並畫草圖，然後與專題老師討論，並做好事先準

備，並且把材料一一的列出，因為我們知道好的準備可以節

省很多時間與金錢。

剛開始並沒有像我們所架構那麼容易，因為我們利用齒

輪轉動，來牽引螃蟹腳使它可以移動，但因為齒輪與齒輪間

距離並沒有算好，使得不是移動很小就是沒有動力，經過無

數次計算一一克服問題，再這次專題過程中，每個人都參予

到那種感覺真的很棒，我記的在悍接過程中，大家互相幫

忙，以及一起討論感覺，再剛完成初期，我們覺得太單調，

我們討論後，想要讓它可以聲控，於是大家回去查資料，並

且找電機系的老師指導，使得我們的螃蟹更多元。

這次專題中，組員們互相合作以及討論，從剛開始什麼

都不懂，到後面一點一滴累積，以及無論失敗多少次，永不

放棄精神，才是這次專題意義所在。

學號：AA97028 姓名：王育陞

在這次的專題裡我們也跨越了機械的專業,我們將機械

的機構與電機的電晶版做結合,我們把機械領域中的機構與

螃蟹的腳做結合,使他產生運動,在與聲控的感應與馬達做

接連,也就可以使螃蟹的腳產生傳動。

當然也不是一開始就會的,我們也是參考市面上所看到

的聲控玩具汽車,所以就想到這個專題,經過大家的討論後

也就朝這方向做,當然也是頻頻遇到問題,尤其是在聲控與

馬達做結合所需要的材料,

也因為這樣所以才狂跑電子街請教老闆,但雖然說一直跑來

跑去,也因為這個原因與老闆做朋友啦,當然還在電路板上

的焊接,也因為我們不是正統的電機生,所以也怕會產生空

焊,但還好焊的難看歸難看都沒有產生空焊,我們這麼辛苦

我覺得也是值得。

學號：AA97029 姓名：賴昱均

這一學期為了專題的討論，當中組員們之間曾為了一點

問題而有所意見，可是在經過多次的研究、討論和檢討後，

終於迎刃而解。感謝學校的老師給我們相當多的意見，學校

的圖書館也提供我們很多知識，在圖書館裡我們找了很多輔

助的資料，當然也相當感謝我們的專題指導老師，有了老師

的指導之下，才能讓我們順利的完成這次的專題製作。

學號：AA97035 姓名：劉致杰

這個專題題目是聲控機械螃蟹。從整體的概念設計、電

路設計、測詴與除錯、焊製實驗單板…到器材的借用與採

買…等，都是我們合作一起完成的。在報告撰寫方面，我負

責的就是在於出圖，與機械組裝。一開始並非就非常的順

利，從草稿設計到實際操作時間前前後後花了 2~3 個月時間

在選購材料與設計，也參考很多國內外的機件和機械作動，

但是實際動工時候才發現到問題重重，在設計圖上面也花了

很多時間，我覺得在最困難的地方就是在於連桿跟連桿之

間，每個細節，都不能誤差，因為ㄧ誤差就會整個沒辦法做

動，在材料上面也有遇到一些問題，因為ㄧ開始我們使用版

金，但是沒想到組起來太重馬達嘎不上去動不了，後來使用

比較輕的材質沒想到主體太重會變形，之後我們使用了碳纖

維版就被我們克服了，但是做完之後每想到還是不會動，結

果還是經過 N次的調整才完成。

學號：AA97036 姓名：葉嘉豪

哇~終於結束了!在這次的專題報告裡，從一開始的討論

題目到製作過程，到最後組裝後的成品，讓我體會到做一樣

東西出來不是想像中的那麼容易。

在一開始我們討論出現在騎腳踏車的人越來越多，想說

腳踏車要左右轉時都不知向後方的人通知!沒像機車有方向

燈能表示，所以將機車的方向燈的概念運用於腳踏車安全

帽，在利用無線遙控模組來控制它的左右。後來我們買一堆

電子器材如：電路板、電線、LED燈、電阻、遙控模組、、、、、

等等。買回來發現我們真的不是讀電子科得料，我們還是嘗

詴很多次，燒壞的電路板可能超過幾十片有了，焊了又拆，

拆了又焊，怎麼接都接不好，於是到賣電子商店問了又問，

在問同時發現有在賣聲控模組，覺得很有趣看起也比較好

焊。大家想說再做下去可能會來不及，於是就把方向燈放棄

了！就決定把聲控模組買回家，就想到以前有學過機構設

計，現在又是螃蟹盛產期就把螃蟹的腳利用機構設計把它做

出來，來讓它做動。大家再度又燃起希望了!後來越做越順

就成功了！

這次的專題製作讓我了解＜如何發現問題、討論問題解

決的方法、最後將問題解決＞這三大要素！也很高興大家的

配合，犧牲下午空堂的時間和六日來到學校做專題，在這過

程當中都是快樂的回憶!

學號：AA97037 林祥弘

這次的畢業專題,我們選擇做的是聲控機械(聲控螃

蟹)，一開始做的時候，真是困難重重,光是買材料就讓我們

跑了好幾趟台中電子街，這次做的專題不單純是機械的部

份，還包刮了電機工程，尤其是在焊接電路板時，對於不是

我們機械系的領域，甚至連電銲槍都沒摸過的我們，我們更

是請教了多位電機的老師、教授的指導，才能詳細的了解到

電機這個困難的領域，在於結構方面，我們用了機械的專

長，如線切割機台、鑽床、鉗工等等……。這次做的專題讓

我獲益良多，也對電機；電路板悍接，程式設計有了更深入

的了解，在機械方面更是有了深入的探討，才能夠完成今天

的專題，在此我要謝謝所有幫助我們的老師、教授，沒有你

們的指導我們是無法完成的。

學號：AA97053 姓名：劉柏彥

這次專題我們這組做的是聲控式機械組裝,產品是機械

螃蟹,我們參考很多有關聲控的專題,我們把在學校學到的

都用在這次專題上,有鑽孔.切割.畫圖.焊錫等等,剛開始一

直遇到困難,但我們都迎刃而解,尤其是銲錫因為我們做的

是和聲控有關的所以需要用到電路板,而電路板的電阻是我

們自己焊上去的,因為電路板比較小所以很難用的很好,可

是經過一次又一次的失敗累積了不少經驗,後來越用越上手,

電路板裝好等於是成功一半了,再來是把馬達組裝好,再裝

馬達時有用到齒輪讓我們更了解齒輪的原理, 齒輪主要的

功用:是改變機械速度，或運動方向,而我們用到的是改變機

械速度,利用齒輪與齒輪來帶動我們組裝起來的螃蟹,終於

在好幾次失敗中終於成功,在這次專題學到很多,以前所學

的也都有應用到,讓我覺得收穫很多。

第七章 〃 參考文獻

http://www.robotworld.org.tw/index.htm?pid=8&News_ID=383

http://blog.udn.com/iddesign/2454943

http://www.frostyplace.com/index.php?story_id=3305

http://lpl.hkcampus.net/~lpl-mws/page2right3.htm