廢柴小六足機器人 DIY 課程

DMP Electronics Inc. (瞻營全電子)
robotics@dmp.com.tw

大綱
 基礎概念介紹
 DIY 廢材小六足
 認識廢材小六足
 材料準備
 DIY 步驟
 Stpe1：製作足部
 Step2：製作鋰電池盒
 Step3：組合伺服機
 Step4：組合身體
 Step5：組合足部與身體

基礎概念 –
什麼是 RC 伺服機？

DMP
RS-1270
KONDO
KRS-788HV
DMP
RS-0263
TowerPro
SG-90
Scanner
STL-9894CTG
KONDO
KRS-2552HV
Robotics
MX-28
Robotics
AX-12
祥儀
SYS-214050

RC 伺服機簡介 (1/2)
 RC Servo 全名為 Radio Control Servo。Radio Control
指的是伺服機可接收無線接收器輸出的信號，並且用該信
號轉動到指定角度或指定速度，無線接收器和 Servo 連接
如下圖：
Servo
無線接收器 ※常見於遙控車或遙
控飛機

RC 伺服機簡介 (2/2)
 RC Servo 中的 Servo，指一個整合馬達、減速機、控制
器為一體的馬達系統，中文名為 ”伺服機”。

RC 伺服機的內部構造
圖源：Arduino 開發實戰指南機械工業出版社
基本功能：量測目前輸出軸的角度，並比從信號線傳進來的
目標角度，控制馬達轉到目標角度
測量輸出
軸轉動的
角度
放大直流馬達的扭力
伺服機的驅
動源
信號線

拆開伺服機觀察內部構造…

減速機 (塑膠齒輪組)
直流
馬達
控制板
可變電阻 (在
輸出軸底下)
連接線
可變電阻
訊號線

RC 伺服機的外部連接線
 RC 伺服機有一條對外的連接線，這條線是由三種不同功能
的線組合起來的，如下圖所示：
電源線（紅）
接地（黑）
PWM 信號線
（白或黃）

RC 伺服機的控制
 主流為 PWM 信號控制，後來部分機器人專用伺服機改用
串列傳輸方式控制，這種用串列傳輸方式控制的伺服機又
稱 AI 伺服機。
生產公司伺服機的通訊方式
Robotics (韓國) TTL Serial、RS485
KONDO (日本) PWM、TTL Serial
祥儀 (台灣) PWM
廣營 (台灣) PWM
TOWERPRO (大陸) PWM
…

PWM 簡介 (1/2)
 中文為脈波寬度調變 (Pulse Width Modulation)
 PWM 是一個週期固定，脈波寬度可變的連續脈波信號：
脈波寬度可變

PWM 簡介 (2/2)
脈波寬度（duty）：
固定週期中, HIGH 所占的
比例，又稱佔空比
週期（period）：脈波
HIGH、LOW 一次的時間
HIGH LOW HIGH LOW HIGH LOW …

以 PWM 信號控制伺服機 (1/2)
 藉由不同 PWM 的脈波寬度可以控制 RC 伺服機的轉動位置：
輸入脈波寬度
為 1000 / 1500
/ 2000 us 的
PWM 信號
對應的伺服
機角度:
0 / 90 /180
週期通常固定為
20ms

以 PWM 信號控制伺服機 (2/2)
 不同 RC 伺服機有不同的 PWM 脈波寬度對應關係，有
的伺服機 0 度的脈波寬度是 700us，180 度的脈波寬
度是 2300us，使用之前最好先閱讀伺服機的規格書來
了解其特性。

RC 伺服機出現的場合 (1/6)
 遙控車模型（紅圈處為 RC 伺服機）

 遙控車模型

 航空模型（紅圈處為 RC 伺服機）

 航空模型

 人形機器人（全身關節皆為 RC 伺服機）

 機器手臂（全部關節皆為 RC 伺服機）

基礎概念 –
86Duino 簡介

86Duino 的種類和名稱
86Duino ONE86Duino Zero 86Duino EduCake

86Duino 特色 (1/2)
 基於 32-bit x86 SoC，速度比 Arduino UNO 快數十倍
 世界上第一個發表的 x86 Arduino 相容板
 與 Arduino 相容的開發環境
 完整相容 Arduino 程式語法、API、標準函式庫
 額外內建 33 個 Arduino 相容函式庫
 Made In Taiwan（CPU 也是 Made In Taiwan）

86Duino 特色 (2/2)
86Duino ONE86Duino Zero
86Duino EduCake
入門款機器人專用教育用

如何將 RC 伺服機連接到
86Duino Zero ?

連接 86Duino Zero
 Zero 沒有 RC 伺服機專用插座，但可透過以下任一方式與
RC 伺服機連接：
 方法一：使用轉接用的 Arduino shields
 方法二：透過麵包板轉接
 方法三：手工製作伺服機轉接插座

方法一
 使用 Arduino Sensor Shlied 轉接
Arduino Sensor Shlied86Duino Zero
+

＋
86Duino Zero
+
Arduino Sensor shield
RC Servo – SG90 x 3

方法二
 使用麵包板轉接

 只接單顆伺服機時，可直接透過杜邦線連接

杜邦線 RC Servo – SG90
86Duino Zero

方法三
 使用 2.54mm 杜邦頭製作轉接插座
 廢材小六足用的方法
將伺服機插在
杜邦插座上
杜邦
插座

注意事項
 供電：Zero 雖然可透過板上 5V 直接對吃電較小的伺
服機供電，但連接大電流的伺服機時，應使用雙電源
供電

廢材小六足 DIY 流程
 認識廢材小六足
 材料準備
 DIY 步驟

廢材小六足：
1. 具有三個自由度
2. 可實現前進、左轉、右
轉等動作
3. 可用手機、USB 鍵盤或
PS2 搖桿控制

基本構造 (1) – 俯視圖
蜘蛛腳
(白鐵絲)
神經系統
(電子轉接板)
肌肉
(伺服機組)

基本構造 (2) – 前視圖
肌肉
(伺服機組)
胃
(電池盒)
神經系統
(電子轉接板)
大腦
(86Duino Zero)

基本構造 (3) – 底視圖
大腦
(86Duino Zero)

 認識廢材小六足
 材料準備
 DIY 步驟

機構材料
電子材料
共用工具

機構材料 (1/8)
 白鐵線 3 條
 短的 2 條（35 公分）
 長的 1 條（38 公分）

機構材料 (2/8)
 擴充板（洞洞板）1 塊

機構材料 (3/8)
 泡棉膠 2 片

機構材料 (4/8)
 水晶土 4 片

機構材料 (5/8)
 杜邦線 5 條
 黃色 3 條
 黑色 1 條
 紅色 1 條

機構材料 (6/8)
 塑膠柱 4 根
 塑膠螺帽 2 個
塑膠柱塑膠
螺帽

機構材料 (7/8)
 白色厚紙板 1 片
 鋰電池盒平面圖
紙 1 張
鋰電池盒平面圖紙
白色厚紙板

機構材料 (8/8)
 束線帶 4 條

電子材料 (1/3)
 SG90 伺服機 3 顆 (含配件包)

電子材料 (2/3)
 7.4V 鋰電池 1 顆

電子材料 (3/3)
 86Duino Zero 1 塊
 USB 線一條

2
1
5
6
7
8
9
4
3
10
11
12
13
1. 雙面膠帶 – 黏貼伺服機組
2. 吹風機 – 軟化水晶土的工具
3. 鑷子 – 夾住水晶土的工具
4. 奇異筆 – 標記伺服機中點的工具
5. 尺 – 電池盒製作工具
6. 膏狀瞬間膠 – 電池盒製作工具
7. 液狀瞬間膠 – 黏貼伺服機組
8. 螺絲起子 – 轉緊/轉鬆伺服機配件
盤的工具
9. 剪刀 – 電池盒的製作工具
10. 口紅膠 – 電池盒的製作工具
11. 美工刀 – 電池盒的製作工具
12. 尖嘴鉗 – 折彎白鐵絲的補助工具
13. 斜口鉗 – 剪斷伺服機兩側延伸件
的工具

 認識廢材小六足
 DIY 材料準備
 DIY 步驟

Step 1.0
 拿出機構材料包裡面的 3 條白鐵線

 在 Step 1 中，將會完成廢材小六足的腳 (兩個側足和
一個中間足)：
中間足
側足 2
側足 1

 將 2 條短的白鐵線作為側足
 將 1 條長的白鐵線的作為中間足
側足1
側足2
中間足

製作方法概述
 用手
 直接將白鐵線折成目標形狀，兩個側足，一個中間足。
 用補助工具：尖嘴鉗
 尖嘴鉗夾住白鐵線，然後用手折成目標形狀，此方法可較容易固定
白鐵線，建議初學者使用。
尖嘴鉗

Step 1.1 – 製作側足1
 拿起其中一條短白鐵線，仔細觀察，上面畫有折彎標
記 (下圖箭頭所指的紅線)：
折彎標記

 對準折彎標記施力，折彎白鐵線，如下圖：
或

前視圖側視圖俯視圖
90度
90度
 最後，將白鐵絲折成如下形狀：

Step 1.2 – 製作側足2
 拿起另一條短白鐵線，與前面做法一樣，折成相同形
狀：
前視圖側視圖俯視圖
90度
90度

Step 1.3 – 製作中間足
 拿起長白鐵線，沿著折彎標記，折成 M 字形狀，如下圖：
前視圖
~ 160 度
~ 80 度 ~ 80 度

Step 1.4 – 黏合伺服機配件盤
 伺服機配件盤在伺服機附的配件包裡面，如下圖：
 下面步驟準備要將配件盤黏在剛剛折好的白鐵線上
伺服機配件包
配件包
內容物
螺絲
配件盤

 拿出十字形配件盤 2 個，一字形配件盤 1 個
 拿出水晶土 3 塊
 剛剛折好的 3 個足部
配件盤水晶土
側足1、2
中間足

製作方法概述
使用水晶土做為白鐵線與配件盤
的黏著材料
將 2 個十字形配件盤個別分配給
兩個側足，一字形配件盤分配給
中間足
用各用一塊水晶土固定它們
水晶土是一種在常
溫保持高硬度，加
熱後具有可塑性的
無毒黏土，我們用
它做為足部與配件
盤的黏著劑。

 製作完成圖如下：
側足1 側足2
中間足

Step 1.5 – 加熱水晶土
 使用吹風機加熱水晶土，當受熱的水晶土達到一定溫
度時，外觀將呈現透明狀。
水晶土吹風機
躡子

 當水晶土呈現透明狀時，你可以用手像捏黏土般的對
它塑形。
加熱後的水晶土

Step 1.6 – 側足1 黏上伺服機配件盤
 用手將第一次折好的腳與十字型伺服機配件盤捏住（如
下圖），然後用水晶土包覆固定：
俯視圖側視圖

 建議第一次黏合時，不要整塊水晶土黏上去，先用 ½ 的
量，固定白鐵線和配件的一端，如下圖：

 然後再用剩下的 ½ 水晶土黏合另一端，如下圖所示：

 黏合過程中，注意水晶土不可覆蓋配件盤中央的孔洞
（這是未來固定伺服機與配件盤用的螺絲孔），下圖紅
圈處：

 另外要注意的是，包覆白鐵線的水晶土厚度不可超過配
件盤固定軸的高度，避免未來足部在運轉時，太厚的水
晶土干涉到伺服機，而造成小六足 “跛腳” 的情況
箭頭指的水晶土厚度不要超過左圖的虛線
固定軸高度

 約等 3 ~ 5 分鐘, 讓水晶土冷卻
 水晶土冷卻後，硬度會變高，顏色會從透明轉為白色，
至此即完成側足 1 與配件盤的黏合：
側足1 黏合完成圖

Step 1.7 – 側足2 黏上伺服機配件盤
 使用相同的方法，用 1 塊水晶土將側足 2 與十字形配件盤
黏合，最後的完成圖如下：
側足 2 黏合完成圖

Step 1.8 – 中間足黏上伺服機配件盤
 用手將中間足與一字形伺服機配件盤捏住（如下圖），然
後用水晶土包覆固定：
俯視圖側視圖

 使用 ½ 的水晶土先固定一端，等待水晶土冷卻後，再
用剩下的 ½ 水晶土固定另一端，如下圖：
先用水晶土固定一端再用剩下的水晶土固定另一端

 中間足與一字形配件盤黏合完成圖：

過程中容易發生的情況
 黏歪/鬆動 - 如果水晶土固化後發現白鐵線有些微鬆動或黏
歪，可再用吹風機加熱水晶土，使之變軟後重新塑形

Step 2.0
 取出白色厚紙板 1 張
 取出鋰電池盒平面圖紙 1 張
鋰電池盒平面圖紙
白色厚紙板

 在 Step 2 中，將會完成廢材小六足的胃 (鋰電池盒)：
鋰電池盒位於紅圈處

製作方法概述
先將鋰電池盒平面圖紙黏在白色厚紙板上
用剪刀/美工刀沿著邊緣剪下
將剪下的厚紙板折成立體的盒子
用膏狀瞬間膠點在電池盒上的黏貼處
黏著固定後，即完成鋰電池盒的製作

側面 (1) 側面 (2)

Step 2.1 – 剪裁鋰電池盒
 拿出鋰電池盒平面圖紙
 以口紅膠塗滿背面
背面
口紅膠

 將鋰電池盒平面圖紙平貼在白色厚紙板上，如下圖：

 用剪刀沿著左下圖中的紅線，將厚紙板剪成右下圖：

 剪下過程中，請注意位在平面圖邊緣有兩個長方形
(下圖箭頭所指處)：
 這兩個長方形後面步驟會用到，請保留不要丟掉

 用美工刀輕輕沿著左下圖的紅線劃下 (劃下深度約 1/3
厚紙板，並非完全切斷，建議初學者用尺來輔助劃直
線) ，如下圖：
美工刀

 用手沿著剛剛美工刀劃過的直線折彎 90 度，即形成
一個立體的盒子，如下圖所示：

 在盒子邊上，有四個梯形的部位，其上個別標示了數字 1
~ 4，為 4 個黏貼點
Step 2.2 – 黏貼鋰電池盒

 4 個黏貼點的黏貼順序：
 先黏 1、2
 等待 1、2 固定後，再黏 3、4

 用膏狀瞬間膠點在黏貼面 1 和 2，用手按壓約 20 秒，等待
瞬間膠凝固，如下圖：
按壓 20 秒
瞬間膠點在黏貼面 1

 用膏狀瞬間膠點在黏貼面 3 和 4，用手按壓約 20 秒，等待
瞬間膠凝固
按壓 20 秒

Step 3.0
 取出電子材料裡面的 3 顆伺服機

 在 Step 3 中，將會完成廢材小六足的肌肉 (伺服機組)：
伺服機組位於紅圈處

製作方法概述
移除 3 顆伺服機兩旁的延伸部位
將 Step 2 中的兩塊長方形厚紙板黏貼在 1 顆伺
服機下方
用雙面膠將其餘伺服機兩兩對齊、黏著，最後
用液狀瞬間膠點進伺服機間的空隙，完成伺服
機組固定

前視圖俯視圖

Step 3.1 – 修飾伺服機外殼
 由於伺服機兩側的延伸部位會影響小六足的動作，我
們要先拿工具 - 斜口鉗將之移除
延伸部位斜口鉗延伸部位

Step 3.2 – 黏上伺服機墊片
 用剪刀剪下 Step 2 中剩餘的兩個長方形厚紙板 (沿左
下圖紅線剪下)：

 將兩塊厚紙板用膏狀瞬間膠黏在一起
厚紙板
瞬間膠

 將兩塊厚紙板的其中一面黏上雙面膠
雙面膠
雙面膠

 撕開雙面膠另一面離形紙，將小塊厚紙板黏貼在伺服
機連接線的前面位置，如下圖：

Step 3.3 – 組合伺服機
 撕掉原本貼在伺服機側面的貼紙
 貼有厚紙板的伺服機，要撕掉兩面的貼紙，另外兩顆各撕掉
一面，一共四面，如下圖：
撕掉這四面貼紙
有厚紙板
的伺服機

 用剪刀剪下 2 塊合適大小的雙面膠，貼在有厚紙板的
伺服機兩側：
雙面膠
兩側都貼上雙面膠
雙面膠

 撕下一側雙面膠離形紙，將第一顆要黏貼的伺服機，
旋轉 90 度後貼上：
1: 旋轉
2: 黏貼

 黏貼完成後，撕下另一面雙面膠離形紙，將第二顆要
黏貼的伺服機，旋轉 90度後貼上：
1: 旋轉
2: 黏貼

檢查
 將 3 顆暫時固定的伺服機拿起來，從側面觀察，要
看到兩側伺服機底面和中間的厚紙板成一直線，以
及外殼邊緣對齊，才能再進行下一個步驟
底面成一直線外殼邊緣對齊

 如果沒有對齊，請分開伺服機，重新調整後再貼上
 錯誤範例：
底面厚紙板高
於兩旁伺服機
底面厚紙板低
於兩旁伺服機
中間伺服機外
殼邊緣凸出

點入液狀瞬間膠
 確定對齊後，在伺服機和伺服機的縫隙中，點上 1 ~ 2 滴
液狀瞬間膠滲入縫隙，等待約 30 秒瞬間膠凝固後，至
此即完成伺服機組裝
將液狀瞬間膠點到縫隙中 ※ 請注意，與膏裝瞬
間膠不同，液狀瞬間膠
點入量太多，會從另一
側流出而沾到手指

Step 4.0
 拿出 4 個塑膠柱和 2 個
塑膠螺帽
 拿出轉接板（洞洞板）與
5 條杜邦線
 拿出兩塊泡棉膠
 拿出 86Duino Zero 控制板

 在 Step 4 中，將會完成廢材小六足的身體組裝：

製作方法概述
組合 86Duino Zero 和電子轉接板
將 Step 3 完成的伺服機組和 Step 2
完成的鋰電池盒安裝在電子轉接板上
整理外露的連接線，完成身體的組裝

Step 4.1 –
組裝 86Duino Zero 與電子轉接板
 將 2 個塑膠柱穿過 86Duino Zero 左上和右下的孔位，
如下圖所示：

 背面再用 2 個塑膠柱鎖緊，如下圖所示：
鎖緊

 86Duino Zero 翻到背面，將轉接板的孔位對準塑膠柱
位置插下，如下圖：
組合後

 然後再用 2 個塑膠螺帽鎖緊，至此即完成 86Duino 和轉
接板的組裝，如下圖：
鎖緊
鎖緊

 接下來準備將 86Duino 和轉接板連接，連接前，先了
解轉接板（洞洞板）上的腳位對應：
Ｓ１
Ｓ２
Ｓ３
5V GND

 將 86Duino 的信號與電源線，連接至轉接板
 黑色杜邦線連接 86Duino 的 GND 和轉接板的 GND
 紅色杜邦線連接 86Duino 的 5V 和轉接板的 5V
 黃色杜邦線 1 連接 86Duino 的腳位 44 和轉接板的 S1

86Duino Zero
轉接板
42
43 44
GND5V

Step 4.2 – 連接伺服機組和電子轉接板
 將伺服機連接線按照下圖中的順序依序插上：
3
2
1
1
2
3
放
大

 注意，伺服機的橘線需緊鄰黃色杜邦線，如下圖：
黃色杜邦線
伺服機的橘線

Step 4.3 – 安裝鋰電池盒
 拿 2 塊泡棉膠分別黏貼在鋰電池盒上，泡棉膠中心線盡量
對齊電池盒中心線 (下圖紅色虛線)：
側面圖黏貼第一塊泡棉膠黏貼第二塊泡棉膠

 撕下任一側的泡棉膠離形紙，將鋰電池盒和 Step 3 完成的
伺服機組黏貼在一起，如下圖：

 撕下另一片泡棉膠的離形紙，將鋰電池盒黏貼在電子轉接
版的紅框上，如下圖所示：

 將過長的伺服機連接線來回折短，用束線帶綁起來，如此
一來可避免小六足走動時被腳勾到，也可以增加美觀，如
下圖所示：
Step 4.4 – 整線
束線帶

 另外，也把 86Duino 與轉接板之間的信號線用束線帶固定，
如下圖所示：
束線帶
束線帶

Step 5.0
 在 Step 5 中，將會完成整隻廢材小六足：

製作步驟概述
先將 3 顆伺服機歸零至中點
鎖上 2 個側足和一個中間足
微調 3 隻腳的角度，使每隻腳都能碰
到地面
完成整個廢材小六足的製作

Step 5.0
 組合前，我們要先將伺服機位置歸零到中點，這麼做可以
確保足部最大的可動範圍
中點中點
鎖上足
部時對
稱中點
180 度

 使用 86Duino，對伺服機送出 duty 為 1500us 的 PWM，
讓伺服機將轉動至中點 (即 90 度)，如下圖紅框：
歸零的原理

Step 5.1
 下載伺服機歸零 sketch 程式：
 http://www.roboard.com/temp/servo.zip

歸零程式
#include <Servo86.h> // 使用 Servo86 函式庫
Servo myservo1; Servo myservo2; // 初始化 Servo 物件
Servo myservo3;
void setup()
{
myservo1.attach(42); // 選擇 Servo 腳位
myservo2.attach(43);
myservo3.attach(44);
myservo1.write(1500); // 送出 1500us 的 PWM 信號
myservo2.write(1500);
myservo3.write(1500);
}
void loop() {}

燒錄 Sketch 程式至 86Duino
 下載 86Duino Coding 210
 http://www.86duino.com/86Duino_IDE/86Duino_Co
ding_210_WIN.zip

 解壓縮後，可以看到資料夾結構如下：

 使用一條 USB 線將電腦和 86Duino 連接起來
 如果電腦是第一次連接 86Duino，請安裝驅動程式, 安裝方
式請參考官網：http://www.86duino.com/index.php?p=4220&lang=TW
PC
插上 USB 線

 驅動程式安裝好後，你應該會從裝置管理員上面看到
86Duino 的虛擬連接埠，埠名稱為 86Duino
Zero/One/EduCake，埠號為 COMX，X 是由
Windows 作業系統分配的數字，可能每台電腦會有差
異（請記下這個埠號，後面會用到），如下圖：

燒錄歸零程式至 86Duino
1. 打開 86Duino Coding IDE
2. 選擇工具 > 板子 > 86Duino Zero
3. 選擇工具 > COM port > (86Duino 的虛擬連接埠)
4. 選擇檔案 > 開啟... > 選擇 servo.ino 所在位置

 按下燒錄按鈕，之後看到 Uploading the binary
sketch … Done 訊息，說明燒錄已完成
燒錄
完成

 程式燒錄完成後，伺服機會立即歸零到中點位置，此
時請用奇異筆標記任一對齊位置，以利不插電時辨識

 拔除 USB 連接線，停止伺服機繼續出力
 請注意，插上 USB 連接線時，歸零的伺服機將持續出
力，後面要鎖上足部時，容易導致伺服機塑膠減速機崩
牙的情況
拔除 USB 線

 將 3 個足部以下圖方式安裝至伺服機上：
中間足
側足 2
側足 1

Step 5.3
 拿出 3 個伺服機配件包中的自攻螺絲，用螺絲起子鎖
緊足部，如下圖：
自攻螺絲

 3 個足部都鎖緊固定後，檢查是否與下圖類似：
俯視圖前視圖

檢查
 腳懸空 – 如果把小六足正面放在地上，有些腳懸空，
那麼可能是在組裝的時候，不小心調整到腳的彎曲角
度，此時用手將角度調整一下，直到每隻腳都能碰到
地面即可

兩個足部
懸空
所有足部都
貼緊地面

附錄 – 使用鋰電池供電
 請注意，一般充飽的鋰電池，電壓是 8.2V ~ 8.4V，廢
材小六足使用的 SG-90 伺服機，操作電壓為 4.8V ~
7.2 V。如果直接接上充飽的鋰電池，會因過高的電壓
造成 SG-90 運作時產生不規律抖動 (甚至有可能燒毀)，
如發生以上情形，請先移除鋰電池，然後將鋰電池放
電，待電壓下降至 7.2V 時，再接上廢材小六足。

 鋰電池放電的方法
 閒置鋰電池，等待內部自放電至適合電壓 (缺點：等待時間長)
 接上 20 歐姆 40W 的水銀電組主動降壓 (約 20 分鐘後降到適合電壓)
 除了將鋰電池放電，我們也可以直接用充飽的鋰電池，透
過 DC to DC 降壓模組為廢材小六足供電
DC-DC 降壓模組
※ 模組的輸出電壓可透
過其上的可變電阻調整

接線方法
 請將轉接板上的 5V 改接到 86Duino Zero 的 VIN，如
下圖所示：

 接上鋰電池
** 鋰電池的電源線，
紅線必需朝著伺服機，
黑線朝外，不可弄反!!
鋰電池腳位
鋰電池電源線

 Arduino/86Duino 控制伺服機簡介
 86ME 機器人動作編輯器簡介
 86ME 安裝和使用教學
 使用 86ME 編輯廢材小六足 Mk-IV 動作
 廢材小六足創意改造
大綱

Arduino/86Duino
控制伺服機簡介

Arduino 控制伺服機:
使用 Servo 函式庫
 attach() - 初始化 Servo pin
 write() - 控制 Servo 轉動至 0 ~ 180 度
 writeMicroseconds()- 輸入 PWM duty 來控制 Servo 角度
 read() - 讀 Servo 目前角度
 attached() - 檢查 Servo pin 是否 attach 過
 detach() - 關閉 Servo pin
** Servo 函式庫使用方法大部分 Arduino 書籍皆有介紹，此處不再贅述

範例程式
#include <Servo.h>
Servo myservo;
void setup()
{
myservo.attach(9);
myservo.write(900);
delay(1000);
myservo.write(2000);
delay(1000);
myservo.write(900);
delay(1000);
}
void loop() {}
Demo 影片
伺服機以最快速度轉動，
無法直接控制速度

Servo 函式庫的改良:
86Duino Servo86 函式庫
 可設定每顆伺服機轉動速度
 可同步控制多顆伺服機轉動，並且在相同時間內到達目標位
置
 最高可支援 45 顆伺服機同步控制
 改善 PWM Duty 抖動（jitter）的問題
 支持以 Frame 為基礎的機器人動作流程控制

範例程式
#include <Servo86.h>
Servo myservo;
void setup()
{
myservo.attach(9);
myservo.write(900);
delay(1000);
myservo.setVelocity(1100);
delay(1000);
myservo.write(900);
delay(2000);
}
void loop() {}
Demo 影片
伺服機轉動速度簡易可控

PWM Duty 抖動現象 (1/2)
 由於舊的 Arduino Servo 函式庫裡 PWM 是用軟體模擬的
方式來實現，所以會出現以下情形：
 實際輸出的 PWM duty 時間會有抖動現象 (jitter)
 當使用的 PWM channel 超過 12 組, Arduino 會啟用更
多組 Timer, 多個 Timer 中斷彼此干擾, 有時會惡化
PWM jitter 現象

PWM Duty 抖動現象 (2/2)
 以示波器量測 Arduino 輸出的 PWM duty，如下圖：
 因抖動造成的誤差範圍與 CPU 特性及軟體模擬算法有關
抖動現象

以 Arduino UNO 為例, 觀察 PWM 抖動情況
+
示波器 Arduino UNO
波型抖動
實況影片：

PWM 抖動現象的影響
 在命令解析度比較高的 RC Servo 上, 會造成 servo 輸出軸
實際的抖動
 一般模型用的低價 RC Servo 解析度較低, 受 PWM 抖動現
象的影響不大
Arduino UNO
+
KONDO
KRS4014 Servo
Servo抖動實況影片

 在 Arduino 和 86Duino 上只使用 1 個 servo pin, 並量測
輸出的 PWM duty 與目標值的誤差，所測得的數據如下：
各板子的 PWM Duty 抖動實測 (1/2)
板子目標
duty
實際量測值 duty
誤差範圍最小最大
Arduino UNO 1000 us 1000.04 us 1006.42 us 約 6 ~ 7 us
Arduino
Leonardo
1000 us 1000.04 us 1007.92 us 約 7 ~ 8 us
Arduino DUE 1000 us 998.200 us 998.280 us 約 1 ~ 2 us
Arduino
Mega2560
1000 us 1001.12 us 1008.87 us 約 8 ~ 9 us
86Duino 1000 us 998.64 us 1001.1 us 約 1 ~ 2 us **
** 在 86Duino 有標註硬體 PWM 功能的 I/O pin 上, 誤差則是 0

 在 Arduino DUE / Mega2560 和 86Duino 上啟用 45 組
servo pins, 並量測其中一個 pin 輸出的 PWM duty 與目標
值的誤差, 所測得的數據如下表所示:
各板子的 PWM Duty 抖動實測 (2/2)
板子目標
duty
實際量測值 duty 誤差範圍
最小最大
Arduino DUE 1000 us 998.05 us 1004.68 us 約 2 ~ 5 us
Arduino
Mega2560
1000 us 1001.09
us
1076.96 us 約 1 ~ 77 us
86Duino 1000 us 998.70 us 1001.31 us 約 1 ~ 2 us
Arduino 的 Servo 函式庫在超過 12 組 channels 時, 會啟用 2 組以上 Timer
中斷, 以上表格可以看出多組 Timer 中斷互相影響所造成的 jitter 惡化情形

用動畫的概念控制機器人動作

動畫播放原理 (3/3)
 翻書動畫：https://www.youtube.com/watch?v=oOgHzcrVG1s

Frame (幀) 的概念
 如動畫播放般，每張畫面中，人物不同的姿勢經過連
續播放後就會動起來，機器人的動作編輯，也可以視
為在編輯畫中人物的姿勢，一個動作（畫面）稱為 ”
幀 (Frame)”，多個靜止動作透過 Servo86 連續播放
出來，機器人就會動起來了。
 在一些專用的機器人控制板中，Frame 有時候被成為
Pose

機器人動作播放
Frame 1 Frame 2 Frame 3 Frame 4 Frame 5
…

 動畫 Frame 每張圖片上的人物姿勢
 機器人 Frame 伺服機目標位置列表
Frame1: 1500, 1300, 1200, 900, 1765, 1809, 1243, 1200,990, 754, 2000 …
Frame2: 1340, 1200, 1543, 2178, 1222, 1456, 1723, 1111, 954, 1245…
Frame3: 1000, 2345, 2000, 800, 1200, 2019, 2430, 1432, 1270, 955, 1560…

86ME 機器人動作編輯器簡介

86ME
 機器人專用動作編輯器，編輯機器人動作 Frame 變得
更輕鬆，可以自動產生使用 Servo86 函式庫的
86Duino 的程式，省掉我們寫程式的工夫
 是一套綠色、開源軟體，解開可立即使用，無須安裝，
原始碼可以根據自己的喜好修改

使用 86ME 的基礎觀念
 Frame
 各個伺服機角度所組成的一個姿勢
 Ｍotion
 展現一連串 frame 的整個過程
 homeframe
 機器人上電之後所會展現的第一個 frame，編輯各個 frame 時的初
始值也會同 homeframe
 offset
 機器人實際的 homeframe 難免會因為組裝上有誤差而與自己的理
想值有偏移，這個偏移量即為 offset

86ME 功能簡介
 支援線上調整 offset 與 homeframe
 支援線上調整 frame，讓使用者能立即看到編輯結果
並即時調整
 支援編輯多個動作 (motion)，並且可即時播放動作的
連續 frame
 可設定 motion 的觸發條件，並且可以產生 86Duino
的 sketch 程式

86ME Demo 影片
https://www.youtube.com/watch?v=LZhoCQ4E-N4

86ME 安裝
1. 下載最新版 86ME：
 http://www.86duino.com/index.php?page_id=8923
&lang=TW
2. 解壓縮檔案，進入 86ME 資料夾後檢查有下列檔案
即完成安裝
3. 目前僅支援 Windows 環境下執行，且須要有 .NET
Framework 3.5 以上的環境才能正常啟動 86ME

86ME 與 86Duino 的溝通方式
USB 線
PC 上的 86ME
86ME 韌體程式
燒錄
86Duino

燒錄 86ME 的韌體至 86Duino
 使用一條 USB 線將電腦與 86Duino 連接起來

1. 打開 86Duino Coding IDE
2. 選擇工具 > 板子 > 86Duino Zero
3. 選擇工具 > COM port > (86Duino 的虛擬連接埠)
4. 選擇檔案 > 範例 > Servo86 > MotionEditor

 按下燒錄按鈕，之後看到 Uploading the binary
sketch … Done 訊息，說明燒錄已完成
燒錄
完成

開啟 86ME
 韌體燒錄完成後，關閉 86Duino IDE，滑鼠左鍵雙擊
86ME，此時會看到連接埠選擇視窗
 選擇 86Duino 虛擬連接埠，也可以選 Auto 由 86ME
自動選取
自動抓取 COM port
離線模式
選定一個 COM port

新增專案 (1/6)
 選擇好連線模式之後，會出現主畫面如下：

新增專案 (2/6)
 此時大部份的控制鍵是不能使用或無效的，要在畫面
左上方點選新增一個專案或是讀取一個專案後才能再
進行後續動作：
新增專案
讀取專案

新增專案 (3/6)
 新增專案後會彈出 Robot
Configuration 介面。這個介面
是用來設定所使用的 86Duino
型號、機器人的圖片、各 Pin
腳的伺服機型號，以及設定
Home 的位置與各個伺服機的
Offset。而這些設定也都能夠透
過 Robot Configuration 再調整

新增專案 (4/6)
設定 86Duino 型號
設定伺服機型號
設定是否同步、Offset、
歸 Home 時的角度

新增專案 (5/6)
 廢材小六足有三個自由度，所以至少要選用 3 個伺服
機才能充分發揮小六足動作
 範例中，86Duino Zero 規畫給廢材小六足使用的腳位
為 42、43 、44，型號為 OtherServos，設定完成的
樣子如下：

新增專案 (6/6)
 最下方的 Load Robot Picture 按鈕可以讓使用者載入
機器人圖片，方便對應機器人和伺服機之間的位置：

1. 2.
按下 OK 後，會
被載入指定圖片

完成新增專案
 設定完成後按下 OK，接著 86ME 會開啟 Motion
Name 欄位可供使用者建立 Motion

編輯 Frame (1/6)
1) 在畫面右邊的 Motion Name 欄位輸入字串，替動作取
名
2) 按下上方的 Add Motion 按鈕建立 Motion，Motion 可
以含有許多不同的 Frame 或其他 Action 來組成一個完整
的動作

編輯 Frame (2/6)
3) 在 Action List 空白處按滑鼠右鍵
4) 選擇 Add new action at the first field
5) 選擇 Frame
選擇 Frame

編輯動作 (3/6)
 新增一個 Frame 後，你會在左邊的空白區塊看到以
CH<num>開頭的控制項出現在左邊的空白區域，而 num
即為伺服機腳位編號，編號後面接的數字是 PWM duty，
數字後面的拉桿可以調整 PWM duty 大小，一共可看到三
個這樣的控制項

編輯動作 (4/6)
 調整 PWM duty：可以手動輸入或是以滑鼠左鍵拉動拉桿
來調整

編輯動作 (5/6)
 為了要讓使用者方便對應馬達的編號與實際的位置，使用
者可以在 Robot Configuration 中載入機器人圖片，空
白區域底圖會設為此圖
 滑鼠指到 CH 字樣時會出現圖示，可以把整個控制項拖
拉到圖片中機器人關節旁邊，這樣就不用花時間去記憶伺
服機和腳位的對應關係，直接調整關節旁的伺服機即可

編輯動作 (6/6)
 線上調整 Frame：勾選左上角的 Sync，此時當你拖拉光
桿來改變 PWM duty 的時候，伺服機也會同步跟著動作

編輯完成
 利用線上同步編輯伺服機角度的功能，可以方便的調
整一個 Frame
 當我們調整好三個伺服機角度時，第一個 Frame 就完
成了

新增 Frame (1/2)
 只有一個 Frame 無法完成前進、後退等等的動作，我
們需要新增更多 Frame 來完成一個 Motion
1) 在剛剛 Frame 0 的下方再新增一個 Frame 1
2) 滑鼠右鍵選擇
add new action at the next field -> frame

新增 Frame (2/2)
 做為範例，我們先編輯 4 個測試動作，如下圖所示：

測試動作 (1/3)
 有了 4 個 Frame，86ME 右上方像音樂播放器的按鈕，
可以幫助我們實現連續 Frame 的播放、暫停和停止：

測試動作 (2/3)
 播放：全部 Frame 會從頭執行到底，共一次
 暫停：保持目前播放到的位置並暫停播放，再按一次
播放時會從上次暫停的地方開始
 停止：從目前播放到的位置中斷但不記住位置

測試動作 (3/3)
從頭到底播放一次暫停動作，再按
播放後會從暫停
處繼續往下播放
至底
停止播放
暫停停止

循環播放
 我們要用到兩個元素： Flag 和 Goto
 Flag & Goto 必須成對才會有作用，流程如下：
播放到 Goto 時
是否有同
名的 Flag
是
否
不跳轉，繼續播放
依照 Goto
所設定之條
件判斷是否
跳轉
是
回到同名的
Flag 繼續播放
否
播放

Flag
 新增 Flag
 設定 Flag Name
選擇 Flag

Goto
 新增 Goto
選擇 Goto

設定無限循環播放
 點擊 Goto 後，左邊空白處會出現設定項目：
 Target Flag Name：選擇要跳到哪個 Flag
 Enable Goto：選擇是否啟用 Goto 功能，打勾
 Loop Infinitely：選擇是否啟用循環功能，打勾

設定有限循環播放
 將 Loop Infinitely 打勾取消，下方的 Number of
loops 的數值可以決定要 Goto 幾次後停止播放
 以下圖為例， Number of loops 填 2，這邊的次數為
Goto 會跳轉的次數，並不是整個 Motion 的總執行次
數

新增 Motion
1. 打上新的 Motion 名稱，然後按下 Add Motion 按鈕
2. 此時 Motion name 下拉式選單的內容也會跟著更新

觸發概念簡介
 觸發的概念即利用某些控制方式來驅動小六足的動作
觸發

設定觸發方式
 86ME 允許每個 Motion 設定一個觸發條件，目前共有
四種方式：
 Auto
 Keyboard
 Bluetooth
 PS2 Controller

第一個觸發方式：Auto
 Always On
 永遠觸發目前所選的動作
 Always Off
 永不觸發目前所選的動作
 Start Up
 目前所選的動作只會在開機後執行一次

第二個觸發方式：Keyboard
 Keyboard
 Key：選擇以哪個按鍵觸發
 Type：何種狀態下觸發，分為
 First Press（第一次按下）
 Pressed（一直按住）
 Release（放開）

第三個觸發方式：Bluetooth
 Bluetooth
 Key：選擇以甚麼樣的字元觸發
 Used Port：選擇藍牙模組是連
接在 86Duino 的哪個 Port 上

第四個觸發方式：PS2 搖桿
 PS2 搖桿
 Key：選擇搖桿上的按鈕以用來觸
發動作
 Type：與 Keyboard 相同
 DAT、CMD、ATT、CLK 為 PS2
接收器接上 86Duino 時需要接的
腳位，須選擇自己接線時所用的
Pin 腳

啟用觸發條件
 設定完成的觸發條件不會立即反應在 86Duino 上，我
們要使用自動產生 sketch 的按鈕，並且將產生的
sketch 程式燒錄至 86DUino 才會起作用。

產生 86Duino Sketch (1/3)
 86ME 可以將編輯好的所有 Motion 產生成 86Duino
Sketch，燒錄產生的 Sketch 進 86Duino 後，伺服機會根
據觸發條件判斷是否操作這個 Motion
 86ME 提供兩種產生 Sketch 的方式
• Frame 檔和 sketch 分開
• 所有 Frame 直接寫在 sketch 內

• Frame 檔與 sketch 分開：
• 按下下圖中的第一個按鈕，會產生 Offset 檔、86Duino Frame
檔與 sketch 程式 (.ino 檔)
• Offset 檔、 Frame 檔必須放在 SD 卡中，sketch 執行時會自動
讀取

• 所有 Frame 直接寫在 sketch 內 (廢材小六足建議方式)
• 按下下圖中第二個按鈕，只會產生一個 sketch 程式 (.ino 檔)，
Offset 與 Frame 皆已寫好在程式中
• 此方式不用準備另外存放 Offset 檔與 Frame 檔的 SD 卡

使用 86ME 編輯小六足動作

前進的方式 (1/4)
 中間腳右上左下，右腳往前，左腳往後
右腳
左腳
中間腳

 中間腳不變，右腳往後，左腳往前
 因為觸地的右腳往後轉，機身會往左前方推進
右腳
左腳
中間腳

 中間腳右下左上，左右腳不變
 將觸地的腳換為左腳
右腳
左腳中間腳

 中間腳不變，右腳往前，左腳往後
 觸地的左腳往後，機身往右前方推進，完成前進動作
右腳左腳
中間腳

實際調整前進動作 (1/4)
 第一個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1750

 第二個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1250

 第三個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1250

 第四個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1750

完成前進動作
 只要連續播放 4 個 frame 廢材小六足就能一直前進
 播放！

左轉的方式 (1/4)
 中間腳右下左上，右腳往後，左腳往後
右腳
左腳中間腳

 中間腳不變，右腳往前，左腳往前
 觸地的左腳往前，機身往右後方推進
右腳
左腳
中間腳

 中間腳右上左下，左右腳不變
 觸地的腳變為右腳
右腳左腳
中間腳

 中間腳不變，右腳往後，左腳往後
 觸地的右腳往後，機身往左前方推進，完成左轉
右腳
左腳
中間腳

實際調整左轉動作 (1/4)
 第一個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1250

 第二個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1750

 第三個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1750

 第四個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1250

完成左轉動作
 只要連續播放 4 個 frame 廢材小六足就能一直左轉
 播放！

右轉的方式 (1/4)
 中間腳右上左下，右腳往後，左腳往後
右腳
左腳
中間腳

 中間腳不變，右腳往前，左腳往前
 觸地的右腳往前，機身往左後方推進
右腳左腳
中間腳

 中間腳右下左上，左右腳不變
 觸地的腳變為左腳
右腳
左腳
中間腳

 中間腳不變，左腳往後，右腳往後
 觸地的左腳往後，機身向右前方推進，完成右轉
右腳左腳中間腳

實際調整右轉動作 (1/4)
 第一個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1250

 第二個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1300
 CH44 值為 1750

 第三個 Frame
 CH42 值為 1250
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1750

 第四個 Frame
 CH42 值為 1750
 CH43 值為 1700
 CH44 值為 1250

完成右轉動作
 只要連續播放 4 個 frame 廢材小六足就能一直右轉
 播放！

手機藍牙遙控廢材小六足

手機藍牙控制廢材小六足的原理
 我們會使用一塊藍牙模組與 86DuinoZero 連接，藍牙
模組會接收從手機藍牙 APP 送來的命令，並將命令透
過 UART 介面送給 86DuinoZero，收到命令的
86DuinoZero 便將指定的小六足動作播放一次，如此
一來，即達到用手機控制廢材小六足的效果

86Duino Zero
藍牙模組
UART 手機
伺服機伺服機伺服機
PWM
廢材小六足
PWM
 示意圖：
藍牙遙控

手機藍牙遙控廢材小六足步驟
下載藍牙遙控 APP
設定藍牙觸發
產生 sketch 程式
燒錄 sketch 程式
使用 86ME
使用
86Duino IDE
使用
手機
設定按鍵字元
藍牙配對
開始遙控廢材小六足
連接藍牙模組86DuinoZero

86DuinoZero 連接藍牙模組
 準備 HC-06 或 HC-05 模組 1 塊（以下以 HC-06 藍牙
模組做為範例說明）：

 HC-06 對外連接介面為 UART，連接腳一共有 4 支：
VCC、GND 、RXD 、 TXD
 這裡我們以 86DuinoZero 的 Serial1 為例，對照下表，
連接 86DuinoZero 與 HC-06 ：

 實際連接如下圖所示：
5V GND
RX<-0
TX->1
HC-06

 當 HC-06 接上電源後，可以看到上面的 LED 燈號快速
閃爍 (間隔約 0.2 秒)，代表 HC-06 正在等待配對：
快速閃爍

86ME 設定藍牙觸發
1) 選擇一個小六足動作
 例如：forward
2) 選擇 Trigger 分頁
3) 選擇 Bluetooth 為觸發方式
4) 選擇要觸發這個動作的字元
 該字元可以於藍牙 APP 中自由設定
 例如：英文字大寫 U
5) 選擇 86Duino 與藍牙模組通訊的序列埠
 例如：Serial1
1
3
4
5
2

86ME 產生 Sketch 程式
 按下 86ME 右下角的 “Generate 86Duino sketch (All
in One” 按鈕，它將自動產生 86Duino sketch 程式

燒錄藍牙控制程式
 打開 86Duino IDE，選擇檔案 > 開啟... ，選擇剛剛
86ME 產生出來的程式

 然後按下 86Duino IDE 的燒錄按鈕，將程式燒錄至
86Duino 上
燒錄

下載藍牙遙控 APP
 手機為 Android 系統
 在 Google 商店中搜尋 “Bluetooth Controller”
 手機為 iOS 系統
 APP store 中搜尋 “LightBlue”
※下面我們以 Android 系統上的 Bluetooth Controller App 為例，介紹其操作
方式。在 iOS 上，操作方法與 Bluetooth Controller App 大同小異

設定按鍵名稱和對應字元
 打開 Bluetooth Controller，點擊 “Set Keys”

 進入設定畫面後，我們要設定按鍵名稱 “Key Name”
和對應字元 “Data of Key”

 對應 86ME 中選取的動作名稱，這裡的按鍵名稱也命
名為 “forward”，觸發字元為 “U”，如右下圖：

 回到主畫面，會看到下方按鍵上出現剛剛設定的名稱：

 按下 Scan，APP 會自動搜尋並列出附近的藍牙裝置：

 這裡我們選 HC-06，APP 將會自動配對
 配對成功後，下方會出現 “Connect to HC-06” 訊息

 配對成功同時，我們也可以看到 HC-06 藍牙模組的
LED 燈從快速閃爍狀態，改為常亮狀態，此時代表我
們可以用手機藍牙遙控廢材小六足了!!
常亮

動作
 如何加快廢材小六足走路速度?
 如何讓廢材小六足做出打招呼動作?

外型創作
 範例 (如右圖)
 用水晶土做腳掌
 用厚紙板做獠牙
 用牙籤和 A4 紙
做旗子
旗子2
獠牙
腳掌
旗子1
標語

Thank You
感謝大家來參與 86Duino Maker Day II
DMP Electronics Inc. (瞻營全電子)
robotics@dmp.com.tw

廢柴小六足機器人 DIY 課程

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