翻攝自instructables網站，特此致謝！
（感謝作者 TanmayBenjwal開放授權，使我們得以摘譯這篇文章，特此致謝。原文網址：https://www.instructables.com/Robotic-cum-Prosthetic-Hand/?fbclid=IwAR3tEo0X1vaOMyWoe030LhJ7cqf6mDo3kaE78enSZGg0jLwrYIcpjTVP-PM，如果讀者想要下載相關檔案及程式碼，請至點及原文網址，並至相關步驟進行下載，謝謝。）
若您想按照這篇教學文製作「機械手」，您將需要以下設備及材料：
- 3D列印機
- CAD軟體（TinkerCad/Fusion360）
- PLA和TPU
- MG995伺服馬達
- Arduino開發板
- 電線和麵包板
- 橡皮筋
- 繩/線（最好是尼龍材質）
步驟一：製作緣起
每次看完有機器人出現的電影時，我總是感覺激動且受啟發。我也非常熱衷於機器人，並且相信在機器人協助下，人類可改善自己的生活，並能像賽博格（編按：半機械人）一般，輕易進行一些沉重或複雜的工作。
我也是一位工程學的學生，所以我想到打造一個兼有義手功能的機械手，可在僅有一些或無修改情況下被使用。
我由兩項不同的開源專案擷取靈感設計了這隻機械手，並且加入了我的想法與設計，以符合兼有義手功能的機械手。這隻機械手完全是由3D列印製成，它是在ThinkerCAD 和Fusion360 中設計，而用於3D列印的材料是PLA（聚乳酸），它是一種生物塑料，可進行生物分解。為進行手指打開、閉合，以及手腕旋轉等運動，總共使用5顆伺服馬達（MG995），這些馬達由Arduino 開發板控制。此外，還可使用電位計、EMG 傳感器、AR-VR 手套或直接撰寫程式碼以控制機械手。繩子張力機制使用滑輪驅動手指，而一顆伺服馬達直接連接至底板以旋轉手腕。3D列印的鉸鍊和橡皮筋，作用在於釋放繩子張力後將手指向後推。
步驟二：運用CAD進行設計
機械手的設計是最重要的步驟。請記住，最終機械手的強度應能承受自身重量，以及一些外部重量和扭矩（來自於它所舉起的物體）。
所以，在了解我期待機械手進行的基本手部動作後，我決定盡可能採用最簡單的形狀和設計。此外我因根據觀看且閱讀的大量影片和開源專案，對應如何設計與製造機械手有了想法。我開啟我的Thinker Cad帳號且載入一些檔案，然後根據我的需求及專案範疇，開始融合這些檔案。也就是說許多元件完全由我設計，例如腕關節、主臂體……等等。我是在ThinkerCad這個程式內，完成大部分工作，但我也將例如腕關節等一些檔案，傳送至Fusion360，進行一些更細部的設計。
設計一個用於在拿起任何物體時，複製自然手部位置的機械手使用的MG995伺服馬達，在4.8伏特電壓下的扭矩為2.8公斤/公分，在此特定應用中，我向所有伺服馬達提供5伏特的恆定功率。當伺服馬達旋轉時，扭矩通過滑輪傳遞至細線，因細線會產生張力，且張力將迫使手指閉合。四個舵機用於驅動手指（拇指、食指、中指，以及一個用於無名指及小指）。 每根手指皆有指骨，我在每個指骨上添加一個45°的角度，這樣共可驅動90°，從而實現人類手指的完全自然運動。
至於手指部位，四顆伺服馬達各產生2公斤力量，所以當五根手指同時擠壓時，腕部會經歷共約8公斤的力量。然而，由於關節強度，也就是力（拾取物體的重量）於肘關節與腕關節處施加的合成扭矩，這隻機械手只能拿起1.5至2公斤的重量。
步驟三：3D列印
在您下載前一步驟所包含的.stl檔案，並且在您日常使用的3D slicer軟體中開啟他們後，這個步驟十分簡單。我使用標準版的Cura與Creality軟體，因為它們都是開放原始碼的軟體，並且與我升級過後的3D列印機「Ender3」有絕佳搭配。
3D列印機的設定幾乎大同小異，我使用便宜的PLA和TPU進行列印，而列印出來的成果相當好。以下是我針對3D列印機的設定：
- 噴嘴溫度：200（PLA）、210（TPU）
- 床溫：60（PLA）、80（TPU）
- 速度：80毫米/秒（PLA）、60毫米/秒（TPU）
- 層高：0.2毫米
- 填充：20%
步驟四：組裝和電路圖
在清理3D列印部件後，接下來便要展開好玩的組裝了。請依以下步驟和指引進行組裝：
- 請將下載的伺服機片（3D列印滑輪），以強力膠黏於伺服機片上（伺服馬達 MG995 附帶的圓形黑色聯軸器）。
- 伺服馬達的位置要彼此相對，而鎖緊伺服馬達的孔，也將指引您如何安裝伺服馬達。
- 將您的尼龍線拉伸，並抹上蠟燭蠟，然後在上面塗抹一層薄薄的強力膠。接下來把尼龍線切分為許多段，每一段的長度為30公分（這將增加強度並防止尼龍線自行解開）。
- 現在請您拿取尼龍線，將線由每個3D列印手指的孔中穿過，然後引導3D列印手掌中的孔，以製作您的機械手。
- 現在請將每個零件組裝起來，並運用在手臂體上的螺絲孔，將伺服馬達鎖至其應在的位置。
- 請將每根手指分配一顆伺服馬達，但確保無名指與小指共用一顆伺服馬達。
- 請仔細測量手指張開位置所需尼龍線的距離，並將其餘的尼龍線裁切。
- 請拿著尼龍線的尾端，在伺服機片（3D列印滑輪）部位打結，並在其上滴一滴強力膠，以確保有好的連接，這樣在負重的情況下才不至鬆動。
- 現在請在3D列印手臂體的背面，鎖上伺服機片。
- 請使用螺絲起子，將處理手腕旋轉動作的伺服馬達與伺服馬達支撐器鎖緊。
- 請謹慎運用臂體中的孔洞，將電線從伺服馬達中取出，並使用尼龍線將它們綁緊（只是讓每個部件整齊）。
- 請再次檢查所有打結部位，並且手動查看是否所有需移動的部件都以指定方式移動。
步驟五：撰寫程式與問題檢查
這也是一個直接的步驟，務必確保接線符合所提供的電路圖。
針對這個專案，我使用Arduino Uno，因為它的價格便宜，而且非常容易處理這隻機械手的工作量。
針對這個步驟所拍攝的影片，主要是進行程式碼測試。而在下方給大家使用的程式碼已經過升級，並且是專門撰寫，為了執行如同人手部的動作。
我已上傳測試的程式碼，好複製人類手指和手部的運動，您可以嘗試看看。此外也可以隨著您的需要與喜愛，改變程式碼，您可以下載下方的.ino檔案。（如欲下載這個檔案，請至原文的「Step 5: Coding and Trouble Shooting」最下方下載，網址：https://www.instructables.com/Robotic-cum-Prosthetic-Hand/?fbclid=IwAR0pG4RqlTZLJMhDkGbwxbnA_DqcM3czc59kG8DrDyWaZi1OqnxJlPK8UwU）
