在餐厅厨房里，厨师用同一只手握刀、拿汤勺、端盘子。而机械臂只靠手腕末端的一件工具来干活，所以装上什么工具，能做的事就完全不同。无论机械臂的动作多精确，如果末端抓不住东西，在工厂里也派不上用场。
简单来说，末端执行器（End Effector）就是安装在机械臂末端、用来抓取或加工物体等、实际执行作业的装置。以人来类比，它相当于手和手中所持工具的总和，在现场也称为臂端工具（End-of-Arm Tooling），意思是装在机械臂末端的工具。同一台机械臂，只要换掉这一部分，既能焊接，也能包装。
本文将依次介绍：末端执行器是什么、安装在哪里，夹持器与作业工具的种类，更换工具的方法与标准规格，以及选择合适工具的标准。
在机械臂末端干活的装置
末端执行器安装在哪里？
工业机械臂由多个关节和连杆相连而成，最后一个关节之后有一个圆形接合面。这个面叫作手腕法兰（flange），末端执行器用螺栓固定在这个面上。机械臂确定位置和姿态后，末端的装置才真正接触物体并完成作业。
（1）机械臂的作用
转动关节，把末端点送到想要的位置和方向。机械臂负责“去哪里”。
（2）末端执行器的作用
在到达的位置上负责抓、压、粘、喷等动作。末端执行器负责“做什么”。
末端执行器大致分为抓取物体的夹持器（gripper）、加工物体的作业工具（process tool）以及收集周围信息的传感器。即使机械臂相同，末端装置不同，工作起来就像不同的机器。
名称中的“执行器（effector）”意为“产生效果的东西”。机械臂产生的动作在这里使物体发生实际变化，是最后一个环节，所以得名，也是机器人与世界直接接触的接点。
按抓取方式区分的夹持器
夹持器是抓起并放下物体的末端执行器，按夹住物体的方式大致分为三种。
- 机械式夹持器（Mechanical Gripper）：用两根或更多手指或夹钳直接压住物体。常见的形式是两根手指平行张开、闭合，多用于搬运尺寸和形状一致的零件。
- 真空夹持器（Vacuum Gripper）：抽出吸盘内的空气，把物体吸附在表面上。适合箱子、玻璃板、铁板这类表面平整且不漏气的物体。
- 磁吸式夹持器（Magnetic Gripper）：利用磁铁的力吸住铁质物体。用于搬运钢板，不能用于非铁质物体。
例如搬运一盘鸡蛋时，用手指用力夹很容易夹破，而表面凹凸不平，吸盘也可能漏气。因此需要专门针对物体的设计，比如用柔软材料包裹抓握的手指，或多个小吸盘。选择夹持器时，还要一并确认夹持力有多大、手指能张开多宽、一次动作需要多长时间。
不靠抓取干活的作业工具与传感器
并不是所有末端执行器都用来抓东西。装上加工或检测这类直接作用于物体的装置，机械臂立刻就成了专用机器。
（1）作业工具
典型的有焊枪、喷涂料的喷头、拧螺丝的螺丝刀、打磨表面的磨削工具。这类装置比起搬运物体，更重要的是沿着表面以恒定的速度和间距移动。
（2）传感器
装上摄像头来检查产品的瑕疵，或装上力传感器来确认接触的力度。就像指尖的触感一样，机械臂有了眼睛和触觉。
只做一件事的专用工具又快又简单，但不能用于别的工作。相反，带有多根手指的通用手可以处理各种物体，但控制困难，价格也偏贵。在两者之间找到平衡，是末端执行器设计的核心。
近来也开始使用用柔软材料包裹物体的手指。形状各异的物体不必太费心控制力度也能被轻柔地抓住，因此在处理水果和食品的现场备受关注。
更换方法与选择标准
要让一台机器人承担多道工序，就必须能更换工具。为此，在机器人手腕与工具之间加装工具快换装置（Tool Changer），就可以由人手动或由机器人自己更换工具。快换装置不仅连接机械结构，还同时接通压缩空气和电信号。因此同一台机器人可以早上抓取搬运物品，下午拧螺丝，随时切换工作。
把工具装到机器人上时，也有需要匹配的规格。国际标准 ISO 9409-1 规定了手腕接合面的直径、螺栓孔的布置和数量，以及用于定位的销孔位置。因此只要接合面规格相同，不同厂商的工具也能以同样的方式安装，而且有了销孔，重新装上后方向依然保持一致。不过这一标准只规定接合面的尺寸，并不规定能举起的重量。
（1）看物体
先查看大小和形状、重量、表面光滑还是粗糙、是否易碎。
（2）看作业
要权衡动作有多快、需要放置得多精确、同样的工作一天重复多少次。
（3）看环境
是否有油污、灰尘或高温，是否与人近距离作业，会影响哪种方式既安全又耐用。
机械臂的精确，只有在末端的装置好好工作时才有意义。先掂量物体、作业和环境，再选出合适的手，这就是挑选末端执行器的第一步。
