末端工具 (EOAT) - 也称为末端效应器 - 是指安装在机器人手臂或机械手末端的装置和附件。这些工具是许多工厂流程的关键组件，使机器人自动化能够快速、精确地执行各种任务。

EOAT 对工业生产非常重要：工具设计直接影响机器人自动化的效率、质量和成本效益。在本博客中，我们将深入探讨 EOAT 的基本知识：如何使用、设计注意事项以及 3D 打印组件的优势。我们还将展示五个三维打印 EOAT 的实际案例，以突出其价值。

EOAT 有哪些用途？

EOAT 并不局限于在装配线上抓取物体，它还可以设计用于其他任务，例如为机器人手臂配备摄像头，以进行质量控制。

以下是 EOAT 的一些常见用途：

工件夹持或机械手：机械手用于夹持和传送物体。从双指夹具到更复杂的配置都有。夹具和工件夹持占工业末端执行器的绝大部分。

静态操作工具：这些工具用于焊接、钻孔或弯曲金属等任务。它们通常静止不动或固定在特定位置。

观察工具： EOAT 可包括摄像头和传感器，用于观察其他工作流程，如质量检测、零件识别和材料处理等任务。

喷涂机和喷雾器：油漆喷涂机或粘合剂喷涂机等工具可用于喷漆或涂胶等应用。

工具更换器：这些工具允许机器人在不同工具或末端执行器之间进行切换，而无需人工干预。这在机器人需要执行多项任务或处理不同物体的应用中尤为有用。

螺丝刀和螺母钳：这些工具用于在装配操作中紧固螺钉、螺栓和螺母。

吸盘或真空抓取器：用于提升和处理表面光滑平整的物体，如玻璃或金属板。

切割工具：在涉及切割或修剪材料的任务中，机器人可配备切割工具或刀片。

EOAT 设计考虑因素

EOAT 的设计必须考虑到待处理物体的尺寸和重量、所需精度、生产环境和安全因素等因素。目标是针对特定任务优化机器人的性能和效率。

物体特征：了解 EOAT 将处理的物体的尺寸、重量、形状和材料。设计工具时要考虑到这些特性，确保安全抓握或互动。

任务要求：考虑终端效应器是否需要抓取、观察、施力、焊接、切割或执行其他功能。这将影响工具的设计。

强度重量比： EOAT 的强度对于机器人在执行任务的同时避免设备损坏至关重要。在轻量化的同时保持强度，可以从多个方面优化机器人的性能。更轻的工具可以帮助机器人更快、更精确地执行任务，并降低能耗，最终提高生产率并节约成本。更轻的工具还能让制造商使用更小、更便宜的机器人。

材料选择：根据强度、耐用性、重量以及与应用环境的兼容性等因素为 EOAT 组件选择材料。

重量分配：平衡 EOAT 组件的重量，防止机器人手臂超载或造成不平衡，从而影响精度和准确性。

安装和兼容性：设计的 EOAT 易于安装，并与机器人的末端效应器接口兼容。

编程和控制：设计 EOAT 时应具备必要的功能，以便于编程与机器人控制系统集成。这包括设置抓取策略、运动曲线以及与其他机器人功能的协调。

适应性和工具更换器：考虑 EOAT 是否应能适应不同的任务，或者是否应支持工具更换器，以便快速自动切换末端效应器。

易于集成：确保 EOAT 能够轻松集成到现有生产线、协作机器人系统或其他自动化设备中。

成本效益和供应链：在性能和功能与工厂的预算和基于需求的交付周期之间取得平衡。工业三维打印可在不影响工具性能的前提下，以快速、经济高效的方式按需制造 EOAT。

耐用性和维护：确保易磨损的 EOAT 组件易于更换，维护程序简单明了，以尽量减少停机时间。

3D 打印 EOAT 的优势

三维打印或增材制造为工业机器人 EOAT 的设计和生产带来了重大进步。使用三维打印技术有许多好处，使其成为 EOAT 设计领域的一个变革。以下是一些主要优势：

更快地获得工具： 三维打印可在数小时或数天内将工具送到您的手中，而外包生产的准备时间可能需要数周甚至数月。如果制造一个末端机械臂工具需要 12 周时间，而实际启动和运行生产单元需要 16 周时间，那么只剩下 4 周时间进行编程、测试和确认，以适当优化机械臂。如果能尽早获得零件，就能有更多时间来优化编程和确定工作流程吞吐量，而不是排除故障。

数字化库存：利用 3D 打印技术，制造商可以创建并维护 EOAT 设计的数字化资源库。用户可以将零件存储在云中，并按需打印到任何网络连接的打印机上，而无需维持大量的实物库存。

成本效益：在许多情况下，3D 打印可显著降低 EOAT 部件的生产成本。在减少材料浪费的同时，还无需工具成本。此外，定制、设计变更和复杂几何形状不需要任何额外设置。例如，Dixon Valve 公司用三维打印的复合材料夹具取代了价值 290 美元的机加工夹具，其打印成本仅为 9 美元。

设计自由度提高：快速成型制造技术可以制造出复杂的几何形状，而传统制造方法可能很难或无法实现这些几何形状。这为 EOAT 的设计开辟了新的可能性，使任务的创新解决方案和更高水平的优化成为可能。

高强度、低重量：3D 打印可显著减轻 EOAT 组件的重量。更轻的工具意味着机器人手臂承受的压力更小，所需的功率更低，而且通常还能提高性能。坚固的连续纤维增强复合材料可以在不影响强度和刚度的情况下实现部件的轻量化。

                                                           Dixon Valve 的 3D 打印复合夹具

三维打印 EOAT 示例

点焊柄：以前，一个机加工铜柄的成本约为 2500 美元，交货周期为 12 周。由于这些刀柄对装配至关重要，因此必须保持库存，既占用车间空间，又占用资金。

用三维打印技术将每个纯铜柄的交付周期从 12 周缩短到 1 周，单位成本从 2,500 美元降低到 350 美元左右。由于不需要库存大量备件，3D 打印可大大减少库存占用的资金。

复合机器人夹爪:DixonValve公司利用Markforged Mark Two三维打印机为机械臂工具制造耐化学腐蚀的夹爪，大大节省了成本和时间。这些夹钳用于在加工中心之间传送配件，在反复夹持过程中必须能够承受腐蚀性液体的侵蚀。Dixon Valve 能够在短短 24 小时内对机械臂进行改装，从而将生产这些部件所需的成本降低了 96%，交付周期缩短了 93%。

金属ID夹爪:Dixon Valve 传统上使用 Markforged 复合 3D 打印机为其机械臂生产末端工具 (EOAT)，但在制造能够夹持磨损性表面的夹钳时面临挑战，因为这些夹钳上的螺纹因其表面硬度类似于热塑性塑料而很快磨损。

通过采用 Metal X 打印这些机械手，Dixon Valve 保持了 3D 打印的优势，同时提高了零件的耐用性，确保它们能够承受尖锐螺纹的磨损。向金属三维打印的转变使 Dixon Valve 节约了 98% 的成本，缩短了 91% 的交货时间。卡爪的硬度足以加工数千个不锈钢管接头而不会磨损。

                                                         Dixon Valve 的 3D 打印金属夹具

流程改进推动利润增长： Lean Machine 是一家合同制造商，他们为新订单启动生产流程的能力受到限制。Markforged 打印机使他们能够在数天而不是数周内创建产量更高的制造单元。现在，Lean Machine 可以承接更多客户，同时生产更多零件，获得更高的利润。请观看下面的视频，了解 Lean Machine 的 3D 打印碳纤维夹钳的实际应用。

使用 EOAT 实现 "熄灯制造"：Athena 3D Manufacturing 一直在寻找更快地向客户交付高质量 Markforged 打印零件的方法。他们安装了一个协作机械臂，即使在没有技术人员的情况下也能更换打印机。结果如何？他们的 Markforged 机群利用率提高了 40%。

为什么选择 Markforged 印刷 EOAT？

印刷复合材料的强度-重量比：我们的技术连续纤维增强（CFR）可以快速生产出强度与铝相当的部件，而重量仅为铝材的一小部分。

无需大量设计时间的轻质金属：我们的 Metal X 系统是快速增材制造解决方案，可实现快速、经济和用户友好的金属制造。

使用绑定粉末原料（而不是松散粉末）使 Markforged Metal X 系统安全易用。打印不锈钢、工具钢、纯铜和铬镍铁合金，无需训练有素的操作员或大量个人防护设备。

快速、简便的设计周期：在按下 "打印 "键之前，可使用我们的仿真软件快速验证碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和 17-4PH 不锈钢部件的性能。

安全的数字化库存： Markforged 是云数据安全领域的者：我们是获得 ISO/IEC:27001 认证的快速成型制造平台。

华融普瑞(北京)科技有限公司作为Markforged在中国的增值经销商提供3D打印全流程、全价值链解决方案，涵盖面向3D打印的拓扑优化、3D打印服务、材料定制、设备定制和3D打印设备研发等核心环节。公司助力众多用户重新定义产品，重塑产品生命周期价值链，用户行业覆盖汽车、航空航天、医疗、消费品和教育等众多领域。通过创新型的自主研发和3D打印应用服务为客户创造价值。

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