End Effector

又稱: Robot Hand, Tool, EOAT, End of Arm Tooling
類別: Mechanical structure › Arms & end-effectors
標籤: manipulation, hardware

機器手臂末端用來與物體互動的工具或裝置。

定義

末端執行器是裝在機器手臂末端、實際執行工作的任何東西：夾爪、吸盤、焊槍、螺絲起子、攝影機、點膠噴嘴。原專案的一切，包括連桿、關節與控制器，存在的目的都是把它以正確的方向放到正確的位置。

這個區別很重要，因為它是量測一切的參考框架。機器人的伸展距離、重複精度與負載都是在末端執行器處標示的，而它的安裝面定義了運動規劃與逆向運動學所求解的工具中心點。換了工具，就改變了負載、關節必須加速的慣量，以及控制器所操控的點，這就是為什麼更換工具是一次重新校正，而不只是替換。

實務上，末端執行器是通用手臂變成特定任務工具的地方，通常也是專案真正投入設計心力的地方。大部分的感測也在這裡：安裝法蘭下的力/力矩感測器、手指上的觸覺墊片，以及沿著接近軸向下看的手腕攝影機。標準的安裝規格與快換接頭讓一支手臂能在一個班次內攜帶多種工具，而整個組件的工業術語是 EOAT，也就是手臂末端工具（end of arm tooling）。

為何重要

末端執行器是用螺栓固定在手臂末端、執行實際工作的任何東西，手臂存在只是為了定位它。它是通用機器變成特定工具的地方，通常也決定了部署的成敗，因為手臂是已成熟的標準商品，工具則是量身打造的。它也會改變機器人的有效負載、伸展距離與工作範圍，因為它的質量與長度成為手臂幾何的一部分。

主要應用

以平行夾爪抓取剛性物體，這是通用的預設做法
以真空吸取處理平坦、光滑或易碎的物品
工業手臂上的焊接、點膠與去毛邊工具
用於食品、農產品與可變形貨物的軟性與順應夾爪
用於靈巧操作與手內操作的多指機器手
讓一支手臂能在任務之間更換工具的快換接頭

實際應用

雙指平行夾爪之所以是預設選擇，是因為它簡單，又能處理各式各樣的剛性物體，但選擇應由任務決定：平坦的紙板與玻璃用吸盤、鐵質零件用磁力夾爪、農產品與不規則形狀用軟性與順應夾爪，真正需要手內操作時才用多指機器手。一個常見又代價高昂的錯誤，是先買手臂、之後才設計工具，結果發現夾爪的質量吃掉了手臂大部分的額定負載。

常見誤解

末端執行器就是夾爪：任何工具都算，包括焊機、攝影機、噴塗器與感測器
負載額定值包含工具：夾爪的質量要從額定負載中扣除，往往佔掉很大一部分
夾得越緊的夾爪抓得越好：沒有順應性的力會壓壞柔軟的物品，並把剛性物品推離對位
工具是後期的細節：它決定了伸展距離、負載，以及任務究竟是否可行

誰需要了解

任何為真實任務而不是展示指定機器人規格的人
計算負載預算的工程師
比較夾爪需另外購買之手臂的採購者
想了解操作研究為何專注於機器手的學生
任何發現手臂裝上工具後突然顯得力不從心的人

影片

Types and Uses for End of Arm Tooling (EOAT): Stephen Bruce Wong

維基百科

末端执行器

Open Source Robotics