智能机器人端部工具的最新趋势

机器人端部工具的作用从未如此重要。通过机器人用户要求在流程中更加多功能地，制造商在压力下提供了为整个系统增加了价值的灵活，智能的武器端口（eoat）。从伺服夹具和混合工具，向高级工具更换器和控制模块，今天的eoat不仅更容易实现和更容易使用，它就右侧智能。

特定应用的抓手将机器人技术引入了更广泛的受众范围，让新行业和中小企业能够接触到，而就在一年前，这些行业和企业还认为机器人技术遥不可及。一种新型的拟人化末端执行器不仅在实验室里表现出色，它还在车间里找到了自己的路。而一种与市场上任何东西截然相反的磁性抓手正在吸引粉丝。

挑选和放置，焊接，DEBURR，应用材料，检查和定位，负载/卸载 - 并使用一个eoat - 机器人用户扔掉手套，制造商正在提高他们的“手”挑战。

灵活，智能eoat
随着市场上的同质夹具，领先的制造商正在努力将自己与商品中的洪流区分开来。扶手末端的工具制造商询问自己如何为他们的eoat添加更多价值。

“The way we’re adding value is with smarter and more flexible end effectors, EOAT that actually acts with intelligence rather than placing the burden on the robot itself,” says Henry Loos, Application Engineer at Applied Robotics Inc. in Glenville, New York. As a result, we’re starting to see lines of demarcation among different manufacturers, and customers are shopping around more.”

“通过将智能移动到武器端的工具，允许最终执行器自行制作一些定位决策，独立于机器人，我们与机器人程序员可以更快且容易地编程系统，“Loos说。“人们正在快速抽出应用程序。”

他说:“即使你将为这种智能的末端工具花费更多的前期费用，你也将节省大量昂贵的编程劳力。”“当你需要对系统进行快速更改时，EOAT的速度越快，停机时间就越少，支付给流程工程师重新处理空间站的费用也就越少。”

伺服夹具
灵活性是最新的eoat趋势中最大的差分园和共同的分母之一。机器人用户询问ARM的结束工具，可以处理多种类似材料的多种尺寸，或结束效果，以处理不同类型的材料，或用相同的eoat解决多个任务的混合技术。

位于俄亥俄州Xenia的SAS自动化有限责任公司的工程经理John Westbeld说:“我们的客户想要对不同大小的袋子使用相同的工具，而不需要手动调整宽度。”“我们的新型伺服抓袋器SBG50采用了带和皮带轮系统的伺服电机，可以在不同的袋宽之间自动进行动态调整。”

“该工具还提供了在两条不同尺寸的袋子上操作一个机器人的能力。当你同时用一个机器人和一个EOAT对两条不同的线进行码垛时，它会从一边到另一边实时调整宽度。”

这个视频显示伺服袋夹具在操作处理不同尺寸的袋子。

Westbeld说，为了控制伺服电机，机器人必须预先配置一个第七轴控制器。“它对教学吊坠和编程更加友好，因为伺服驱动的EOAT显示为第7轴，就像机器人上的任何其他轴一样。我们需要做更多的工作，但对用户更加友好。”

“通过将用户友好性建立进入设备，在积分器上也更容易，”他补充道。“涉及的编程知识较少。如果项目的任何部分都可以简化，它们可以更快地安装它并排除故障。“

应用的机器人Loos拓宽了伺服型柔性夹具的优势。“基于伺服的夹具能够在一部分中适应违规行为，这意味着机器人程序员无需一直击中这个完美的位置来抓住该部分。它节省了令人难以置信的时间。伺服还为您提供了一个在定位中几乎无限的选择。而基于气缸的夹子可以打开或关闭。你要么抓住，要么你不抓住。伺服伺服可以用略微不规则的方式互动稍微不规则或包装。“

该视频显示了一个紧凑的伺服驱动夹具，用于生物医学应用程序，其中通常需要紧密公差。“它必须适应紧张的空间，精确地移动并非常轻轻地处理产品，”Loos说。“在狭小的空间中，如处理滴定托盘，管等，掉落物品的后果非常陡峭。”

模块化真空夹具
臂末端工具设计用于处理各种材料，各种形状和尺寸也是趋势。“我们的许多客户都在寻找更轻的工具，特别是当他们希望eat要处理许多不同类型的部件时，（eoat的更多灵活性通常意味着更多的组件和更多的重量），但同时他们仍然想要使用最小的机器人可能是，“Schmalz Inc.总裁Volker Schmitz说，北卡罗来纳州罗利·罗利。

他补充称:“在包装变化如此频繁的消费品行业尤其如此。”“客户要求的工具不仅能处理他们当前的包装，还能在两到三年之后进行包装，但我们不知道未来会是什么样子。”

Schmalz最近推出了其大面积的真空夹具系统，FMP。作为Schmitz的专利待决的“真空杆”是指它们的设计用于处理各种材料，如木材，金属板，玻璃，纸板或塑料，具有不同的形状，表面和尺寸。

“用吸盘，问题是杯子必须完全覆盖产品，”施密斯解释说。“如果它在盒子或小袋上击中一半，那么吸盘变得基本毫无意义，因为它没有产生真空，它只是泄漏空气。”

“真空棒不在乎产品位于哪里。它有点像真空吸尘器，在它被吸入下面的东西。但它不必完全密封它抓住它的一切。真空棒可以处理大量不同的形状和尺寸的产品，而无需改变夹具。“

“If the product is a sheet metal or a glass, or these paver stones (as shown), that stay level or flat, then we can pick those up with an engineered foam and that’s usually the best product because it’s the most versatile on those kinds of materials.”

混合工具
另一个趋势是“混合工具”，即在一个臂端工具中结合多种夹具技术。施密茨说:“客户希望所有部件都有一个通用夹具。”“这就是我们试图专注的，设计一个EOAT，在不改变工具的情况下抓住所有产品。为了实现这一点，我们有时不得不在一个工具中使用不同技术的组合。例如，工具的一部分会有吸力。另一个部件将有一个机械夹紧臂围绕着它。”

这个视频在托盘化演示中显示一个混合eoat移动整个不同材料的整个层。

这个视频演示了托盘，纸片和袋处理组合成一个混合的EOAT。

先进的工具更换
对柔软的市场没有陌生人，工具换更换器继续获得更灵活，强大，更易于使用。但是，这些进步来了新的挑战。

位于北卡罗来纳州Apex的ATI工业自动化公司汽车销售总监Catherine Morris说:“我们看到了对工具更换商的需求，他们有能力通过更多的公用事业，甚至更有挑战性的需求，比如整合远景和不同的总线网络。”

位于密歇根州特洛伊市的IPR机器人公司北美副总裁丹·佩雷茨说:“工具更换器已经有电和空气通道一段时间了。”“现在的趋势是允许其他材料通过工具更换器。知识产权公司开发了专利工具更换器，允许材料通过它们，无论是油漆，PVC或蜡。有各种不同的材料被应用于各种不同的应用。”

ATI首席执行官Bob Little表示:“我们正在向需要能够承受极热、极冷、高压水应用(包括高压清洗和水下应用)以及其他极端情况(如辐射)的部件的领域扩展。”

ATI最近推出了其最大的工具更换器，QC-1510重型工具更换器，可处理高达4,080公斤的有效载荷。模块化结构允许与需要大功率、冷却剂、伺服、各种总线网络和离散信号能力的应用程序集成，通过合并可以安装在九个可用单元中的任何一个的独立模块。

随着最大的，ATI最近也开发了其最小的工具换刀。QC-001微型工具更换器重量小于122克，同时处理高达1.4千克有效载荷。莫里斯说，微米是为了响应机器人制造商而引入高速三角机器人的开发。

“在频谱的另一边，我们最大的工具更换器是世界上最大的工具更换器是为了响应非机器人应用而制定的，”莫里斯说。“这是一个大的龙门系统，他们试图移动一半的飞机，我们最强大的是不完全达到它。”

除了工具更换器提供的灵活性和降低操作人员进入机器人单元更换末端执行器的频率的安全性，ATI的首席执行官表示，工具更换器的主要好处之一是维护。“这是一个时间问题。当我们说到更换一个末端执行器时，我们需要花20分钟的时间才能把它从机器人上拆下来，再装上另一个。换工具只需3到6秒。”

“那么你有一个质量的另一个好处，”很少继续。“当机器人使用工具更换器交换工具时，它可以快速准确地完成。如果它手动完成，您有可能出错的可能性，例如未正确收紧的东西。这可以在稍后在线创造出故障。“

这个视频显示一个ATI的工具更换在行动交换包装末端执行器。

智能控制模块
制造武器端部件更智能的一部分允许在机器人和末端执行器之间进行更好的通信，并最终向最终用户提供有价值的反馈。智能控制模块桥接机器人控制器，工具更换器和末端执行器模块之间的间隙。

Applied Robotics发布了最新版本的SmartComm™控制模块。该系统的设计者Henry Loos描述了它是如何为终端用户带来好处的。

“Not only does it allow our customer to change tooling without suffering any ill network and bus effects, we can now look at the customer’s devices on the end-of-arm tooling and report back to him with any issues about his EOAT, even if it’s not our end effector. Our aim was to make this much easier for maintenance by doing some of that work for them on the front-end.”

“SmartComm也是独一无二的，它旨在本质上处理市场上的许多标准总线网络，而无需完全重新设计系统，特别是如果对公共汽车进行了最后一分钟的更改，则”卢瓦斯说。“它可以与任何机器人控制器交谈。”

控制模块旨在使用应用的Sigma换刀器，包括其新发布的Sigma NextGen™工具更换器（在照片中显示）。LOOS表示，它是其课程中最强大的工具更换器，带有驾驶员设计和凸轮几何，以提供高效载荷的增加的时刻和加速度，高达1,500公斤。

“它有故障安全耦合机制。我们可以将几乎所有的空气流失到变送器中，但仍然保持我们的时刻和额定负载，最高可达总负载的80%左右。”“将这些摄像头完全连接到耦合状态需要多一点时间(毫秒)，但一旦进入耦合状态，我们就会比以往任何时候都更安全地防止空气流失。”

对于具有高零件可变性的低批量生产，换刀器可能并不总是实用。这是在高度适应的，拟人终端效应器进入工作包络。

拟人和适应的手指夹具
在最近局限于研究实验室，直到最近，追求了他们在测试中断机器人技术的灵活性和多功能性之后，一种新的拟人夹持器越来越多地在工厂地板上支撑它们的数字。他们抓住了注意力人类协作机器人设计用于在结构不那么复杂的环境中与人类一起工作，以及在机器人越来越普及的中小型企业中工作。

“制造商正在寻找可靠，坚固，灵活和可重复使用的处理解决方案，”加拿大圣尼科斯州罗布拉斯营销总监Guy Robert说。“在过去几年中，制造商已经看到了工具变换器作为解决方案。但与定制工具设计和转换相关的成本使得这种解决方案对许多必须在低卷产生零件的制造商来说并不那么有吸引力。“

“制造商也在寻求自动化零件混合的应用。由于其形状或用于构建它们的材料（易碎，脆弱），这些部件变得更加复杂。因此，具有柔性处理工具，可以抓住各种部件变得非常重要。当制造商希望为未来的生产过程使用同一工具时，它变得更加重要。“

Robotiq在ARM末端工具竞技场中的一个相对年轻的公司提供了一系列灵活和自适应工业机器人夹持器罗伯特是指设计用于处理各种部件形状，尺寸和复合材料的“机械智能”。该想法是，通过使用单个机器人夹具，用户可以节省工具成本并可以提高过程效率。

Robotiq的电动伺服二指和三指夹持器使用户能够控制抓握因素，如手指的打开/关闭速度，施加在被处理对象上的力，并精确控制手指，使部分打开和关闭快速循环时间。

这种自适应的两指夹持器是专为日常制造业设计的，工程师们希望将具有高部件可变性的劳动密集型过程自动化。Robert说，典型的电池需要处理5到20个不同的部件，而不是使用带有许多不同末端执行器的工具更换器，一个机器人抓取器可以节省更换时间并降低工具成本。

这个视频为Robotiq适用夹具提供了各种应用，包括箱镐，机器趋势和柔性固定焊接。

三指钳是为先进的制造和研究而设计的。根据Robotiq的说法，它结合了拟人化功能的灵活性和EOAT制造的可靠性，并降低了编程的复杂性，同时提供了更多的抓取选项。

在这个视频里Robotiq 3手指夹具用于执行3D箱拾取和装配任务。他们甚至可以为某些操作挥动传统工具。

另一个相对较新的机器人EOAT阶段是吸引关注的磁性人格。

可切换的磁技术
一项来自澳大利亚的磁技术在自动化领域引起了轰动。可切换永磁体是澳大利亚政府资助的一项为期五年的战略研发计划的产物。

该专利技术使用相对的磁场来有效地打开和关闭磁铁，或折叠磁场。该技术的商业化已启动Magswitch技术从科罗拉多州的总部，所有Magswitch产品都设计和测试，最符合最多的一系列新的磁力机器人夹具。

“We’re different because other end effectors on the market use high air pressure to rip a magnet away from the material, which causes impact stress on the magnet and results in shorter service life,” says Michael Blanchard, Engineering Manager at Magswitch Technology Inc. in Westminster, Colorado.

与电磁铁不同，如果系统失去电输入或空气，磁控开关末端执行器将保持在on位置。布兰查德还指出，电磁铁需要电池备份和昂贵的电缆，必须每年更换。

“我们的磁铁比其他任何磁性开关更轻、更强，更容易开启和关闭。最小的工具重量为0.2磅，最大持压力为55磅。机械抓手本质上是很重的设备部件，重量是磁控开关的3到5倍。现在你可以使用小20%到35%的机器人。”

但他们也可以大。您可能在芝加哥的IMTS中看到了Magswitch。这个视频来自该活动的展示了FANUC M-2000iA机器人用8块Magswitch磁铁工作台按压1200公斤的铁路轮对，产生24,000磅/平方英尺的总夹持力。

Magswitch Automation Line有五个产品。三个主要的夹具型号包括M系列，这是一个专为平面设计的小型单个壳体。AR系列夹具设计用于不规则形状，并配有可拆卸，可定制的极鞋，Blanchard表示客户可以切割以适合其特定的零件配置。

“我们的圆形阵列工具（照片中显示的AY系列）是一种专利设计，使用具有不同磁场的多个磁体来创建一个非常浅的景深到Distack板材，”Blanchard解释说。“我们可以落在0.7密耳厚的一块物质上，并从另一张纸上取下一张。它具有一个非常稳定的磁场，所以我们可以非常快速地移动大床单，不一定必须平衡。“

在这个视频里，Magswitch夹持器用于汽车制造工厂，用于对随后的焊接过程进行分类和阶段的小门板内部部件。在该过程的第一阶段，Delta机器人使用视觉引导和带有延长杆鞋的Magswitch AR夹具来挑选，分类和将不同的部件放在适当的输送通道上。

一旦进入输送机，部件就通过配备有高速旋转工具和Magswitch AR夹持器的铰接式机器人挑选，每个都具有特定的极靴样式定制切割以适合每个部件配置。然后，机器人使用旋转工具将部件嵌套在转盘上的适当焊接夹具中。

现在，需要少量空气来打开和关闭磁铁。“大多数生产线的最大消耗成本是真空的产生，”布兰安德说。“我们将空气消耗减少约90％。许多工厂正试图更换真空系统。我们计划在2015年推出无气技术。“

特定于应用的夹具
为了区分自己并满足越来越多的行业和应用实施自动化的需求，eat制造商正在探索独特或极端应用的专业解决方案。

SAS Automation designed and developed specialized needle grippers used for removing muffins, cupcakes and other baked goods from baking pans, a process called ‘depanning.’ Designed for high-volume, low maintenance depanning, the SAS Muffin Depanner has custom stainless steel needle grippers, each using 4 curved needles to depan 144 muffins from 2 moving baking pans on an oven conveyor.

该视频显示了针夹组件的动作。

SAS的工程经理表示，小直径针留下了有限的渗透证据。“本申请还涉及卫生设计，具有不锈钢和食品级型聚合物，使得一切都可以清洗并清洁，”Westbeld说。“我们还使用这种夹具来处理汽车应用的乙烯基。”

知识产权机器人定制设计了用于处理铝制压铸汽车发动机块的臂末端工具。充气驱动的eato oat是载入/卸载模具的双面，用压铸部分（如图所示）一边。另一侧包含3爪钳，4在一排，用于加载套筒插入模具铸造部分之前。

“臂末端工具必须非常精确，以便在装载该部件之前正确地将衬垫套筒插入模具中，”IPR的Peretz说。“它还必须坚固地承受极端温度。”

Schmitz说:“工具制造商将继续蓬勃发展，他们将采用或拥抱尽可能多的技术，将它们结合起来，提出新的解决方案。”

从两职夹具到智能通信模块，武器端部的范围达到更宽，旨在使整个机器人系统更有效和高效。