末端工具 (EOAT) - 也稱為末端效應(yīng)器 - 是指安裝在機器人手臂或機械手末端的裝置和附件。這些工具是許多工廠流程的關(guān)鍵組件，使機器人自動化能夠快速、精確地執(zhí)行各種任務(wù)。

EOAT 對工業(yè)生產(chǎn)非常重要：工具設(shè)計直接影響機器人自動化的效率、質(zhì)量和成本效益。在本博客中，我們將深入探討 EOAT 的基本知識：如何使用、設(shè)計注意事項以及 3D 打印組件的優(yōu)勢。我們還將展示五個三維打印 EOAT 的實際案例，以突出其價值。

EOAT 有哪些用途？

EOAT 并不局限于在裝配線上抓取物體，它還可以設(shè)計用于其他任務(wù)，例如為機器人手臂配備攝像頭，以進(jìn)行質(zhì)量控制。

以下是 EOAT 的一些常見用途：

工件夾持或機械手：機械手用于夾持和傳送物體。從雙指夾具到更復(fù)雜的配置都有。夾具和工件夾持占工業(yè)末端執(zhí)行器的絕大部分。

靜態(tài)操作工具：這些工具用于焊接、鉆孔或彎曲金屬等任務(wù)。它們通常靜止不動或固定在特定位置。

觀察工具： EOAT 可包括攝像頭和傳感器，用于觀察其他工作流程，如質(zhì)量檢測、零件識別和材料處理等任務(wù)。

噴涂機和噴霧器：油漆噴涂機或粘合劑噴涂機等工具可用于噴漆或涂膠等應(yīng)用。

工具更換器：這些工具允許機器人在不同工具或末端執(zhí)行器之間進(jìn)行切換，而無需人工干預(yù)。這在機器人需要執(zhí)行多項任務(wù)或處理不同物體的應(yīng)用中尤為有用。

螺絲刀和螺母鉗：這些工具用于在裝配操作中緊固螺釘、螺栓和螺母。

吸盤或真空抓取器：用于提升和處理表面光滑平整的物體，如玻璃或金屬板。

切割工具：在涉及切割或修剪材料的任務(wù)中，機器人可配備切割工具或刀片。

EOAT 設(shè)計考慮因素

EOAT 的設(shè)計必須考慮到待處理物體的尺寸和重量、所需精度、生產(chǎn)環(huán)境和安全因素等因素。目標(biāo)是針對特定任務(wù)優(yōu)化機器人的性能和效率。

物體特征：了解 EOAT 將處理的物體的尺寸、重量、形狀和材料。設(shè)計工具時要考慮到這些特性，確保安全抓握或互動。

任務(wù)要求：考慮終端效應(yīng)器是否需要抓取、觀察、施力、焊接、切割或執(zhí)行其他功能。這將影響工具的設(shè)計。

強度重量比： EOAT 的強度對于機器人在執(zhí)行任務(wù)的同時避免設(shè)備損壞至關(guān)重要。在輕量化的同時保持強度，可以從多個方面優(yōu)化機器人的性能。更輕的工具可以幫助機器人更快、更精確地執(zhí)行任務(wù)，并降低能耗，最終提高生產(chǎn)率并節(jié)約成本。更輕的工具還能讓制造商使用更小、更便宜的機器人。

材料選擇：根據(jù)強度、耐用性、重量以及與應(yīng)用環(huán)境的兼容性等因素為 EOAT 組件選擇材料。

重量分配：平衡 EOAT 組件的重量，防止機器人手臂超載或造成不平衡，從而影響精度和準(zhǔn)確性。

安裝和兼容性：設(shè)計的 EOAT 易于安裝，并與機器人的末端效應(yīng)器接口兼容。

編程和控制：設(shè)計 EOAT 時應(yīng)具備必要的功能，以便于編程與機器人控制系統(tǒng)集成。這包括設(shè)置抓取策略、運動曲線以及與其他機器人功能的協(xié)調(diào)。

適應(yīng)性和工具更換器：考慮 EOAT 是否應(yīng)能適應(yīng)不同的任務(wù)，或者是否應(yīng)支持工具更換器，以便快速自動切換末端效應(yīng)器。

易于集成：確保 EOAT 能夠輕松集成到現(xiàn)有生產(chǎn)線、協(xié)作機器人系統(tǒng)或其他自動化設(shè)備中。

成本效益和供應(yīng)鏈：在性能和功能與工廠的預(yù)算和基于需求的交付周期之間取得平衡。工業(yè)三維打印可在不影響工具性能的前提下，以快速、經(jīng)濟高效的方式按需制造 EOAT。

耐用性和維護(hù)：確保易磨損的 EOAT 組件易于更換，維護(hù)程序簡單明了，以盡量減少停機時間。

3D 打印 EOAT 的優(yōu)勢

三維打印或增材制造為工業(yè)機器人 EOAT 的設(shè)計和生產(chǎn)帶來了重大進(jìn)步。使用三維打印技術(shù)有許多好處，使其成為 EOAT 設(shè)計領(lǐng)域的一個變革。以下是一些主要優(yōu)勢：

更快地獲得工具： 三維打印可在數(shù)小時或數(shù)天內(nèi)將工具送到您的手中，而外包生產(chǎn)的準(zhǔn)備時間可能需要數(shù)周甚至數(shù)月。如果制造一個末端機械臂工具需要 12 周時間，而實際啟動和運行生產(chǎn)單元需要 16 周時間，那么只剩下 4 周時間進(jìn)行編程、測試和確認(rèn)，以適當(dāng)優(yōu)化機械臂。如果能盡早獲得零件，就能有更多時間來優(yōu)化編程和確定工作流程吞吐量，而不是排除故障。

數(shù)字化庫存：利用 3D 打印技術(shù)，制造商可以創(chuàng)建并維護(hù) EOAT 設(shè)計的數(shù)字化資源庫。用戶可以將零件存儲在云中，并按需打印到任何網(wǎng)絡(luò)連接的打印機上，而無需維持大量的實物庫存。

成本效益：在許多情況下，3D 打印可顯著降低 EOAT 部件的生產(chǎn)成本。在減少材料浪費的同時，還無需工具成本。此外，定制、設(shè)計變更和復(fù)雜幾何形狀不需要任何額外設(shè)置。例如，Dixon Valve 公司用三維打印的復(fù)合材料夾具取代了價值 290 美元的機加工夾具，其打印成本僅為 9 美元。

設(shè)計自由度提高：快速成型制造技術(shù)可以制造出復(fù)雜的幾何形狀，而傳統(tǒng)制造方法可能很難或無法實現(xiàn)這些幾何形狀。這為 EOAT 的設(shè)計開辟了新的可能性，使獨特任務(wù)的創(chuàng)新解決方案和更高水平的優(yōu)化成為可能。

高強度、低重量：3D 打印可顯著減輕 EOAT 組件的重量。更輕的工具意味著機器人手臂承受的壓力更小，所需的功率更低，而且通常還能提高性能。堅固的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料可以在不影響強度和剛度的情況下實現(xiàn)部件的輕量化。

                                                           Dixon Valve 的 3D 打印復(fù)合夾具

三維打印 EOAT 示例

點焊柄：以前，一個機加工銅柄的成本約為 2500 美元，交貨周期為 12 周。由于這些刀柄對裝配至關(guān)重要，因此必須保持庫存，既占用車間空間，又占用資金。

用三維打印技術(shù)將每個純銅柄的交付周期從 12 周縮短到 1 周，單位成本從 2,500 美元降低到 350 美元左右。由于不需要庫存大量備件，3D 打印可大大減少庫存占用的資金。

復(fù)合機器人夾爪:DixonValve公司利用Markforged Mark Two三維打印機為機械臂工具制造耐化學(xué)腐蝕的夾爪，大大節(jié)省了成本和時間。這些夾鉗用于在加工中心之間傳送配件，在反復(fù)夾持過程中必須能夠承受腐蝕性液體的侵蝕。Dixon Valve 能夠在短短 24 小時內(nèi)對機械臂進(jìn)行改裝，從而將生產(chǎn)這些部件所需的成本降低了 96%，交付周期縮短了 93%。

金屬ID夾爪:Dixon Valve 傳統(tǒng)上使用 Markforged 復(fù)合 3D 打印機為其機械臂生產(chǎn)末端工具 (EOAT)，但在制造能夠夾持磨損性表面的夾鉗時面臨挑戰(zhàn)，因為這些夾鉗上的螺紋因其表面硬度類似于熱塑性塑料而很快磨損。

通過采用 Metal X 打印這些機械手，Dixon Valve 保持了 3D 打印的優(yōu)勢，同時提高了零件的耐用性，確保它們能夠承受尖銳螺紋的磨損。向金屬三維打印的轉(zhuǎn)變使 Dixon Valve 節(jié)約了 98% 的成本，縮短了 91% 的交貨時間。卡爪的硬度足以加工數(shù)千個不銹鋼管接頭而不會磨損。

                                                         Dixon Valve 的 3D 打印金屬夾具

流程改進(jìn)推動利潤增長： Lean Machine 是一家合同制造商，他們?yōu)樾掠唵螁由a(chǎn)流程的能力受到限制。Markforged 打印機使他們能夠在數(shù)天而不是數(shù)周內(nèi)創(chuàng)建產(chǎn)量更高的制造單元。現(xiàn)在，Lean Machine 可以承接更多客戶，同時生產(chǎn)更多零件，獲得更高的利潤。請觀看下面的視頻，了解 Lean Machine 的 3D 打印碳纖維夾鉗的實際應(yīng)用。

使用 EOAT 實現(xiàn) "熄燈制造"：Athena 3D Manufacturing 一直在尋找更快地向客戶交付高質(zhì)量 Markforged 打印零件的方法。他們安裝了一個協(xié)作機械臂，即使在沒有技術(shù)人員的情況下也能更換打印機。結(jié)果如何？他們的 Markforged 機群利用率提高了 40%。

為什么選擇 Markforged 印刷 EOAT？

印刷復(fù)合材料無與倫比的強度-重量比：我們的專利技術(shù)連續(xù)纖維增強（CFR）可以快速生產(chǎn)出強度與鋁相當(dāng)?shù)牟考?，而重量僅為鋁材的一小部分。

無需大量設(shè)計時間的輕質(zhì)金屬：我們的 Metal X 系統(tǒng)是首個快速增材制造解決方案，可實現(xiàn)快速、經(jīng)濟和用戶友好的金屬制造。

使用綁定粉末原料（而不是松散粉末）使 Markforged Metal X 系統(tǒng)安全易用。打印不銹鋼、工具鋼、純銅和鉻鎳鐵合金，無需訓(xùn)練有素的操作員或大量個人防護(hù)設(shè)備。

快速、簡便的設(shè)計周期：在按下 "打印 "鍵之前，可使用我們的仿真軟件快速驗證碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料和 17-4PH 不銹鋼部件的性能。

安全的數(shù)字化庫存： Markforged 是云數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者：我們是首個獲得 ISO/IEC:27001 認(rèn)證的快速成型制造平臺。

華融普瑞(北京)科技有限公司作為Markforged在中國的授權(quán)增值經(jīng)銷商提供3D打印全流程、全價值鏈解決方案，涵蓋面向3D打印的拓?fù)鋬?yōu)化、3D打印服務(wù)、材料定制、設(shè)備定制和3D打印設(shè)備研發(fā)等核心環(huán)節(jié)。公司助力眾多用戶重新定義產(chǎn)品，重塑產(chǎn)品生命周期價值鏈，用戶行業(yè)覆蓋汽車、航空航天、醫(yī)療、消費品和教育等眾多領(lǐng)域。通過創(chuàng)新型的自主研發(fā)和3D打印應(yīng)用服務(wù)為客戶創(chuàng)造價值。

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