3. 末端执行器（EOAT）设计与选型

末端执行器（End Of Arm Tooling，EOAT）是机器人直接与工件、焊件或涂层表面发生作用的部分，它决定了工作站“能不能干这个活”。在 FANUC 机器人工作站集成中，EOAT 设计不是先选一个夹爪装上就完事，而是从任务特征出发，依次确定工具类型、负载与力矩、法兰接口、气路/电路通道、TCP 标定方式，最后回到机器人负载与干涉校核。本节围绕抓取、焊接、喷涂三类典型任务，说明 EOAT 的结构方案与 FANUC 法兰接口匹配方法。

一、从任务反推 EOAT 类型

抓取任务的核心是“稳定持住工件”。规则箱体、托盘类工件常用两指或三指气动平行夹爪；圆柱件可用 V 形爪或自适应夹爪；易划伤表面用软爪或包胶爪。真空吸盘适合纸箱、玻璃、钣金等大面积平整工件，选型时按吸盘直径、数量、真空度和安全系数计算总吸力。以一块 2 kg 的钣金件为例，若采用 4 个直径 40 mm 的吸盘，单盘有效面积约 12.6 cm²，在 -60 kPa 真空度下理论吸力约 75 N，4 盘合计约 300 N；取 2.5 倍安全系数后可用吸力约 120 N，大于工件重力 19.6 N，方案可行。若工件有油污或表面粗糙，应降低有效真空度重新核算。

焊接任务分点焊与弧焊。点焊钳质量大、冲击载荷明显，重点校核机器人手腕负载和电极加压时的反力；弧焊枪质量轻，但需要送丝机构、保护气路和防碰撞传感器，焊枪姿态直接影响可达性。喷涂任务则关注喷枪流量、雾化气压、喷幅和走枪速度，EOAT 通常做成带多路气/液管的轻量化支架，并考虑涂料管路对机器人运动的影响。

二、FANUC 法兰接口匹配

FANUC 机器人末端法兰有标准规格，常见于 M-10iD、M-20iD、R-2000iC 等机型。匹配时先确认三项：法兰止口直径与螺栓孔分布、定位销孔位置、法兰到工具重心的距离。以 M-20iD/35 为例，其手腕法兰通常为 ISO 9409-1-50-4-M6 规格，即 50 mm 节圆、4 个 M6 螺栓孔、带定位销孔。工具侧法兰必须与之一致，否则需要过渡法兰盘。过渡盘会增加额外质量和长度，必须计入负载与力矩计算。

安装时先用定位销保证重复定位，再按对角顺序拧紧螺栓，扭矩按 FANUC 手册推荐值执行。工具重心应尽量靠近法兰面，偏心会放大手腕各轴的力矩。若工具重心偏离法兰中心 150 mm、质量 8 kg，则静态力矩约 11.8 N·m，需与机器人手腕允许力矩逐轴比较。

三、气路、电路与 TCP 标定

气动夹爪和吸盘需要压缩空气，通常从机器人 J3 臂或手腕附近的预留气口引出，经电磁阀控制。FANUC 机器人可选配内部走线/走管，减少外部缠绕。电气方面，夹爪传感器、焊枪防碰撞信号、喷枪电磁阀等需要接入机器人 I/O 或远程 I/O 模块，接线时应预留拖链和弯曲半径。喷涂任务还要注意涂料管与空气管分开布置，避免相互挤压。

TCP（工具中心点）标定是 EOAT 投入使用前的关键一步。抓取工具常用四点法或六点法标定，让机器人以不同姿态使 TCP 接触同一固定点，由系统计算 TCP 相对法兰的位置。焊枪 TCP 通常标定到焊丝末端，喷涂则标定到喷幅中心。标定完成后，用示教器查看 TCP 坐标，并在低速下手动验证：让 TCP 沿世界坐标 X、Y、Z 方向移动，观察实际运动方向是否与设定一致。若偏差明显，应重新标定或检查工具安装是否松动。

四、一个可执行的选型检查清单

实际项目中，可按以下顺序逐项确认，避免返工：

总结来看，EOAT 设计与选型的逻辑是：任务决定工具类型，工具类型决定质量、重心和接口需求，接口需求回到 FANUC 法兰规格和负载力矩校核，最后通过 TCP 标定和低速验证闭环。抓取、焊接、喷涂三类任务的差异主要体现在工具结构、气路/电路和标定对象上，而法兰匹配、负载校核和安装顺序是共通的工程底线。