控制杆

控制杆（Joystick）是一種輸入設備，由基座和固定在上面作為樞軸的主控制杆組成，作用是向其控制的設備傳遞角度或方向信號。現時控制杆主要用來操縱電子遊戲，通常有一個或多個按鈕，按鈕的狀態也可被電腦識別。控制杆在應用上最熱門的類比產品是現代電子遊戲機使用的模擬杆。

控制杆一直是許多飛機，特別是軍用噴氣式飛機駕駛艙內的主要飛行控制器，分為中心杆和側杆。

控制杆也用於控制機器，如起重機、卡車、水下機器人和零轉彎半徑割草機。小型手指控制杆已通過作為小型電子設備的輸入裝置，如行動電話。

## 歷史

控制桿最先用作控制飛機的副翼和升降舵。

通常認為「控制杆」（joystick）一詞由20世紀初法國飛行員羅貝爾·埃斯諾-佩爾特里最先使用的。同時還有他的飛行員夥伴Robert Loraine，James Henry Joyce和A.E. George。1910年，飛行員先驅Mr A.E. George 和他的同事Mr. Jobling在英格蘭Newcastle建造並起飛了一架雙翼飛機。據說是他發明了「喬治杆（George Stick）」，後來更多的被稱為控制杆（joystick）。喬治和Jobling的飛機控制欄收藏在英格蘭Newcastle Upon Tyne的Discovery Museum。在早期的飛機就有控制杆了，儘管具體操作的細節還不確定。

1944年左右在德國出現了第一個電動2軸控制杆。改進的該設備用於使滑翔炸彈Henschel Hs 293瞄準艦船目標。在這裡，控制杆是由一個操作者來掌控讓飛彈射中目標。此時的控制杆只是一個開關，而不是模擬傳感器，即數字操縱杆。控制杆到達飛彈的信號是由無線電傳遞的。

這項發明被聚集在佩內明德Heeresversuchsanstalt的一夥科學家得到了。這些人當時正在德國火箭項目開發瀑布防空火箭，類似於V-2火箭系列，第一個地對空飛彈。瀑布防空火箭的導向設備將電信號轉換為無線電信號傳達給飛彈。

在20世紀60年代無線電控制飛機模型系統廣泛使用控制杆，如1964年Phill Kraft 生產的Kwik Fly。Kraft Systems 最終成為電腦行業和其他使用者的一個重要OEM控制杆供應商。電動輪椅是控制杆在除了無線電控制飛機以外的第一個行業，如1963年的Permobil。在這段期間內，美國宇航局使用控制杆作為阿波羅任務控制設備的一部分。例如，月球著陸器的測試模型使用控制杆操縱。

1967年，電視電子遊戲和Magnavox Odyssey遊戲機的發明者Ralph H. Baer，創造了第一個電子遊戲控制杆。該模擬控制杆，用兩個電位器來測量電位。

為Atari 2600制定的雅達利標準控制杆，是一種數字控制杆，帶有一個「開火」按鈕，通過DE-9 connector連接，其電氣規格多年來成為數字控制杆規格的「標準」。控制杆被普遍用於第一代和第二代遊戲機，儘管控制杆，特別是街機式的，一直是各種遊戲機的熱門配件，但後來敗給了大眾熟悉的遊戲操縱手柄，是1985年的FC遊戲機和1986年的Master System的控制器。

最近，模擬杆（或拇指杆，得名於用一個拇指即可控制）已成為電子遊戲機的標準，而且還能使杆本身從中間位置移動到其他位置。這意味著軟體不必在執行移動指令時跟蹤位置或估計速度。這些設備通常採用磁探測器確定杆的位置。

在飛行控制領域出現了一種新型控制器，側杆，一種類似於遊戲控制杆的控制器，不同的是，這種控制器使用電子來操縱最新型飛機。除A300和A310外，幾乎整個空客系列，包括全球最大的民用飛機A380，使用輕質的側桿，增加駕駛員座艙的空間和能見度。

## 街機控制杆

街機控制杆是一種用於遊戲機或電腦的大型控制器。一些街機上配置使用杆和按鈕，用於使用特別的多鍵組合。例如，街機遊戲《街頭霸王II》或《真人快打系列》的6按鈕布局在家用機的遊戲操縱手柄上實現起來並不舒服，所以有用於Xbox 360玩這類遊戲的家用控制杆出現了。

## 技術細節

大多數控制杆是二維的，有兩個滾動軸（類似於滑鼠)，也有一維和三維控制杆。控制杆的一般配置是，左右搖杆沿X軸發出向左或向右移動信號，前後搖杆沿Y軸發出向前（上）或後（下）移動信號。三維運動控制杆的配置是，旋轉杆沿Z軸發出向左（逆時針）或向右（順時針）旋轉信號。X-Y-Z三軸，跟飛機，平衡，傾斜度，以及偏離角有關。

模擬控制杆是一種帶持續狀態的控制杆，即（通常使用電位器）返回在平面或空間裡的任何方向上運動的角的程度並用數字控制杆給出四個方向的開關信號，和機械上可能的組合（如右上，左下，等）。（20世紀80年代，數字控制杆是電子遊戲機，街機，和FC常見的遊戲控制器。）

此外控制杆往往有一個或多個「開火按鈕」，用來觸發某種動作。這些都是簡單的開關。

一些控制杆有振動反饋功能。因此這些不僅僅是被動的輸入設備，而是可活動的設備。電腦可以返回信號使控制杆向反方向發力以阻止玩家的活動方向或是讓控制杆震動。

大多數PC的I/O接口卡都有一個控制杆（遊戲）埠。現代的控制杆大多使用USB接口連接到PC。

## 工業應用

近年來，控制杆在許多工業和製造業已得到普遍應用，如；起重機，裝配線，林業設備，採礦卡車，挖土機。事實上，這種可以應對高要求的控制杆，在幾乎所有現代液壓控制系統中實際上取代了傳統的機械控制杆。

由於工業操縱杆用於頻繁的干粗活，所以做工比典型的電子遊戲控制杆更結實耐用。這導致20世紀80年代霍爾效應傳感器在這方面的發展和運用，如非接觸式傳感器。數家公司生產使用霍爾效應技術的工業應用控制杆。

兩大製造商為世界上最大的OEM供應控制杆，世界上最大的mfg.供應卡特彼勒、John Deere、AGCO、CNH、JLG、GENIE等由DeltaTech Controls供應，Penny and Giles Controls 主要向大型液壓系統提供商Sauer Danfoss供應控制杆。

在北美洲有3個小型區域製造商，也為企業供應控制杆，分別是：OEM Controls，Otto Engineering和PQ Controls。

在歐洲有一些製造商，供應到專門的市場，例如起重機控制，航空業等等。歐洲的全球控制杆供應商中有一家瑞士公司Genge & Thoma AG，既供應標準的控制杆也可為企業定做工業級控制杆。

大型的製造商能夠按OEM的專門需求定做控制杆，而小型區域製造商專注於以高價向較小的OEM銷售標準產品。

## 輔助技術

醫用控制杆是一種輔助技術的指標裝置，是為相當嚴重的身體殘疾的人用來取代滑鼠的。這種控制杆不是用來玩遊戲的，而是插入USB埠和控制光標的。對於患有手足徐動症或腦性麻痺的人來說，抓住控制杆比抓住滑鼠容易。微型控制杆也可為肌肉乏力的人們提供幫助，如肌肉萎縮症或肌萎縮性脊髓側索硬化症。它們還用於電動輪椅的控制，因為它們是簡單而有效的一種控制方法。

### 帽開關

某些控制杆帶有一個帽開關（Hat switch），也稱為觀察點開關（point of view switch）。它用來在一個虛擬世界環顧四周，瀏覽菜單等。例如，許多飛行模擬器使用它來切換玩家的視角，而其他遊戲有時用它作為十字鍵的替代品。

名詞「帽開關」是「苦力帽開關」（Coolie hat switch）的簡稱，苦力帽是指箬笠。

在真實的飛機中，帽子開關可以做像控制副翼或調整方向舵之類的事。

## 外部連結

- AtomicWarrior - Joysticks on Windows
- Whatever happened to the joystick?

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## 基本資料

- 類別：搖桿連接埠（Game port）
- 設計者：IBM
- 取代：USB
- 外接：yes
- 熱插拔：yes
- 連接器：DA-15
- 引腳：15
- pinout_image：
- pin1：+5V DC
- pin1_name：+5V
- pin2：Button 1
- pin2_name：B1
- pin3：X axis for joystick 1 (0–100 kΩ)
- pin3_name：X1
- pin4：Ground for B1
- pin4_name：GND
- pin5：Ground for B2
- pin5_name：GND
- pin6：Y axis for joystick 1 (0–100 kΩ)
- pin6_name：Y1
- pin7：Button 2
- pin7_name：B2
- pin8：+5V DC
- pin8_name：+5V
- pin9：+5V DC
- pin9_name：+5V
- pin10：Button 4
- pin10_name：B4
- pin11：X axis for joystick 2 (0–100 kΩ)
- pin11_name：X2
- pin12：Ground for buttons 3 and 4 (or MIDI out)
- pin12_name：GND
- pin13：Y axis for joystick 2 (0–100 kΩ)
- pin13_name：Y2
- pin14：Button 3
- pin14_name：B3
- pin15：+5 V DC (or MIDI in, sometimes unconnected)
- pin15_name：+5 V