末端工具（EOAT）是指机器人系统中与系统旨在移动、改变、抓取或以其他方式影响的产品直接交互的组件。EOAT 通常位于机器人手臂的末端，典型功能包括拾取和放置操作、焊接、固定装置和力传感器等。
随着自动化设备在大型制造业务中变得无处不在，对高质量、定制设计的 EOAT 的需求也随之增长。EOAT 通常充当批量生产的机器人系统与制造商的独特产品或工作流程之间的定制中介。
这种定制组件使 3D 打印成为制造末端工具的理想选择。具体而言，立体光刻(SLA) 3D 打印的材料多功能性以及选择性激光烧结(SLS) 3D 打印的耐用性和强度非常适合制造用于工业制造场景的最终用途 EOAT。
EOAT 的类型和应用
模内贴标 (IML) 装饰臂端工具 (EOAT)。
真空放置臂端工具，用于拾取和移动小瓶盖，无需使用吸盘。
EOAT 通常分为三大类：自动化、工艺和检测或验证。每个类别中坚固耐用的 EOAT 都可以成为制造商提高效率、生产力和盈利能力的主要驱动力。
EOAT 的具体设计和复杂性取决于它需要执行的应用程序、它所连接的机器人的类型以及它执行操作的物品的形状、重量、体积和数量。
例如，如果包裹很重且很硬，那么将包裹从传送带末端移到叉车铲斗中的拾放机器人可能会使用强力的可伸缩“爪”型 EOAT。对于装在衬垫信封内的小型轻型包裹，同样的拾放机器人可能会使用带有吸盘和压缩空气的臂端工具轻轻地拾起信封，然后将其放入铲斗中。
真空吸盘系统末端工具，使用四个吸盘拾取 20 磅、96 加仑的废物容器。
真空吸盘系统末端臂工具由 40 个定制吸盘组成，安装在水平补偿器上。
尽管末端执行器有许多不同的类型，但良好性能所必需的特性通常是相同的 - 高度精确的测量，可以保持公差并成功集成到机器人系统中，重量轻，使得机器人系统不必为工具而不是物体分配过多的功率和力，并且强度高，以便重复的动作不会磨损工具并导致破损。
机器人系统需要动力，有时 EOAT 需要自己的动力源，以便能够独立于大型机器人系统移动。这可以通过电动、气动、液压或这些方法的组合来实现。电动 EOAT 通常用于较轻、较精细的操作，而液压或气动 EOAT 用于较重的工业应用，例如自动化行业。
推动 EOAT 创新的趋势
3D 打印
该臂端工具板由 Etienne Lacroix 设计并采用 SLS 3D 打印，优化了其几何形状，实现了轻量化和高强度。
3D 打印是创建汽车机器人系统定制末端执行器组件的理想技术，它通过一种称为研磨的工艺使零件表面变得光滑。
3D 打印行业发展迅速，与自动化和机器人行业齐头并进。这两种技术相互补充、相互支持，3D 打印越来越多地被用作制造坚固、定制、轻质的 EOAT 的方法。3D 打印是制造 EOAT 的理想选择，因为它在需要按需更换零件或定制增强功能的应用方面表现出色。
随着SLS 和 MJF等更耐用的技术变得可用，并且随着材料科学的进步，3D 打印机本身已经变得更适合满足这些要求，使得尼龙、聚丙烯或TPU等材料可以通过 3D 打印成复杂的定制形状。
汽车行业可能是工业规模应用机器人系统的最大先驱，该行业也支持 3D 打印，这两种技术经常一起部署在汽车制造和装配应用中。3D 打印可帮助制造商为每个新品牌、型号或迭代的汽车重新配置其价值数百万美元的机器人系统，从而无需使用昂贵的金属工具或 CNC 加工。
采用 3D 打印 EOAT 的主要原因
Formlabs SLS Fuse 系列等 3D 打印机可直接融入车间工作流程，在数小时内按需提供臂端工具组件，以最大限度地减少停机时间。在 Brose，Fuse 系列可满足设计部门或工厂车间的需求，为许多不同部门和应用创建臂端工具组件。
当企业需要更换末端工具时，他们需要立即更换，因为很有可能，缺乏合适的工具会导致生产停顿并造成经济损失。 3D 打印，尤其是 Formlabs Form SLA 系列或Fuse SLS 系列等易于获取的内部解决方案，是这些情况下完美的制造方法。 速度、材料多功能性以及构建体积和几何形状的范围使企业能够轻松设计 1:1 替换损坏或磨损的 EOAT 组件，进行 3D 打印并在数小时内更换。
通过细微调整和定制附加组件来增强末端执行器和机器人系统，从而提高功能或生产率，3D 打印也表现出色。在创建软夹持器或夹持器覆盖物时，Formlabs 的 SLS TPU 90A 粉末或SLA 硅胶 40A 树脂等软 美高梅mgm1888公司官网材料非常有用，这些材料可减少拾取和放置或工件夹持操作期间对物体造成损坏的情况。其他增强功能包括保护机器人本身免受损坏和磨损。Formlabs 的客户 Stellantis 打印了小型笼子，以保护其喷漆机器人上的软管免受过度摩擦。这个小部件需要很高的尺寸精度和强度，并被改装到喷漆机器人上，这使得 3D 打印成为降低车间成本和更换的理想解决方案。
3D 打印 EOAT 的优势
像 ARMA 的这款夹钳一样，3D 打印 EOAT 可以通过去除作为此格子图案一部分的侧面材料来优化几何形状，从而实现轻量化强度。
3D 打印末端工具可为任何制造辅助、快速工具或最终用途部件提供与 3D 打印类似的优势，但更重要的是增加了制造轻量化设计的能力。
1、轻量级设计
2、敏捷性和响应能力
3、定制、设计复杂性
4、成本效益
3D 打印的 EOAT 坚固耐用，具有复杂的几何形状，可优化某些方向的强度和刚度，而不会给工具本身增加不必要的重量或体积。此外，在内部 3D 打印 EOAT 的能力极大地提高了制造商的灵活性和响应能力，并帮助他们避免了外包零件或从机器人系统的 OEM 那里获得替换件的漫长交付周期。在定制方面，某些 EOAT 的设计使其能够廉价成型或轻松加工，而不是为实现最佳功能和性能而设计。3D 打印使设计每个夹持器、固定装置、焊机、臂、支架等成为可能，使其能够根据其需要执行的工作进行最佳设计。按需设计的好处是，制造商可以降低运营成本，避免昂贵的工具或机械加工过程——相反，他们可以在自己的工作空间中根据需要 3D 打印 EOAT。
传感器创新及其对 EOAT 的影响
传感器技术的进步使得可以通过接触、光敏电阻、声音等方式感知和做出反应的复杂人形机器人系统成为可能。
成功集成末端工具的另一个最关键组件是传感器系统。毕竟，如果机器人无法通过传感系统“看到”某个部件，它就无法拾取、焊接、抓握、清洁或以其他方式影响该部件。但传感器不仅仅是测量和传递视觉数据，传感器系统还可以收集各种信息，例如可见光、声音、温度、接触和接近度、红外线等等。
每种类型的传感器都受益于技术进步，使其功能更加强大、精确和一致。太阳能领域的进步和光伏电池的可靠性改进了机器人太阳能系统中使用的光传感器。接触传感器对于末端作业臂功能极为重要，因为它们可以测量物体与 EOAT 组件之间的速度、位置、加速度、扭矩或力的变化。磁场检测技术用于接近传感器。机器人系统可能需要使用所有或大多数这些传感器类型才能正确执行功能，并且很多时候，它接收到的大部分数据是通过末端作业臂组件收集或传输的。有时，EOAT 的唯一功能就是本身作为一个传感器，并将该信息传回主系统。
人工智能 (AI) 和臂端工具
人工智能 (AI) 使自动化和机器人系统更加高效和富有成效。末端工具既收集数据以输入人工智能系统，又根据系统的命令执行操作。EOAT 集成到机器人中并与物体交互的精度和可靠性越高，它输入系统的数据质量就越高。
随着人工智能变得越来越复杂，它对机器人系统（以及机器人系统中的 EOAT）的执行提出了更复杂和更精确的要求。为了管理这种日益复杂的水平，必须确保 EOAT 组件的尺寸精度以及其执行器的平稳运行、强度、可靠性、抗蠕变性和最佳摩擦系数。
EOAT 设计：如何利用 3D 打印加快设计速度
选择合适的打印机和材料取决于应用、环境、期望结果和许多其他因素。Brose 使用的这台焊接机器人配有定制的 EOAT 焊枪头，由金属制成，但周围的夹具和固定装置采用耐热塑料 3D 打印而成。
3D 打印使末端执行器的设计和制造变得更加简单，并能够实现更复杂、更优化的解决方案。3D 打印的 EOAT 可以提高效率和生产力，甚至可以加快设计过程。
3D 打印机主要有三种类型：熔融沉积成型 (FDM)、立体光刻 (SLA) 和选择性激光烧结 (SLS)。每种技术都可用于制造坚固、定制且有效的臂端工具，但每种技术都有独特的优势，更适合某些应用。
FDM 3D 打印机擅长快速生产廉价的部件，非常适合建模和原型制作。对于制作臂端工具模型以验证测量或工作流程，FDM 是一个不错的选择，并且提供行业熟悉的材料（如 ABS），因此可以进行有限元分析。然而，FDM 3D 打印机逐层挤出细丝，在 Z 方向的各层之间形成微小的气穴 - 当在该方向施加力时，这可能会导致分层，并且可能使 FDM EOAT 组件在某些情况下不适用。
SLA 3D 打印机通过利用热量或光线逐层固化液态树脂层，使其达到所需形状，从而制造出部件。与 FDM 3D 打印机不同，固化过程可制造出各向同性的部件，因此 SLA 3D 打印的 EOAT 可以均匀地承受多方向的压力。SLA 3D 打印机的构建量和价格范围各不相同。低成本桌面树脂打印机的价格为 200 至 1000 美元，而专业级打印机的价格为 2500 至 10000 美元，构建量足以满足绝大多数臂端工具组件的需求。
SLS 3D 打印机越来越多地出现在 3D 打印 EOAT 的制造环境中。SLS 3D 打印部件的强度和最常见的 SLS 材料尼龙的材料特性简化了 SLS 3D 打印 EOAT 与现有机器人系统的集成。此外，弹性材料（如 Formlabs 的 TPU 90A Powder）非常适合生产定制的、几何复杂的软夹持器，这是 3D 打印 EOAT 的最大应用之一。
3D 打印臂端工具
像这些白色滚筒一样的 SLA 3D 打印 EOAT 可帮助 AMRC 优化其客户重型工业系统的效率。
EOAT 对于制造系统高效安全地运行机器人工作流程至关重要。结合人工智能等其他先进技术以及视觉和传感技术的改进，3D 打印正在塑造自动化的未来。
机器人的功能越来越强大，也越来越复杂，需要定制的先进工具来匹配其效率的提升。传统的 EOAT 由金属或注塑塑料制成，可能很重、笨重或设计过于简单，导致机器人系统效率低下和增加不必要的重量。
3D 打印为制造末端工具的传统方法提供了一种替代方案。3D 打印的 EOAT 可在不增加重量的情况下优化强度，可按需快速生产，从而提高灵活性并减少停机时间，并且可进行迭代以改进和升级工艺，而不会增加制造商的底线工具成本。
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