3D 打印的夾具將排水溝蓋放入盒子中。（來源：Rapid Robotics）

總部位于美國舊金山的Rapid Robotics公司是一家機(jī)器人即服務(wù)（RaaS）供應(yīng)商，該公司正致力于通過為其出租給客戶的機(jī)器人提供3D打印的抓手/末端效應(yīng)器，使機(jī)器人的部署更加容易。

在機(jī)器人領(lǐng)域，臂端工具是最昂貴和最具機(jī)械挑戰(zhàn)性的方面之一。由于抓手通常是機(jī)器人與產(chǎn)品互動的部分，抓手和末端效應(yīng)器的問題會給生產(chǎn)過程帶來風(fēng)險。出于這個原因，一些公司專門從事機(jī)械臂末端工具的制造，銷售價格高達(dá)數(shù)萬美元的抓手。

與旨在簡化和降低企業(yè)采用機(jī)器人技術(shù)相關(guān)成本的RaaS模式相一致，Rapid Robotics公司在抓取器方面采取了一種新穎的方法。據(jù)Rapid公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Jordan Kretchmer稱，該公司的目標(biāo)是提供廉價的、可獲得的機(jī)器人解決方案，這些解決方案高度可靠，易于部署，并為客戶帶來積極的成果。該公司的RaaS服務(wù)提供的不僅僅是機(jī)器人本身，還包括一整套軟件、基于云的服務(wù)、計算機(jī)視覺和傳感器，它們相互配合，使租賃價格保持在每小時4至12美元之間--這是人類勞動成本的一小部分。

Kretchmer說，臂端工具定制從一開始就是該公司的首要重點，因為它對客戶最大限度地提高產(chǎn)量至關(guān)重要。然而，由于臂端工具需要為每個應(yīng)用提供專門的工具，增加的成本對RaaS的愿景構(gòu)成了障礙。由于Rapid公司希望在其快速和低成本的機(jī)器人部署承諾的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊轉(zhuǎn)向3D打印，以創(chuàng)建靈活、廉價的夾持器，幾乎可用于任何工藝。公司不需要花費(fèi)大約15萬美元來購買他們工廠所需的機(jī)械手，Rapid可以3D打印出每個成本為75美元的機(jī)械手，而且只需要12個小時就可以生產(chǎn)。

"我認(rèn)為首要的是靈活性。"Kretchmer說："我們的系統(tǒng)可以非常迅速地打印出新種類的工具。大約98%的美國制造商認(rèn)為自己是高混合設(shè)施，這意味著他們正試圖獲得最大的機(jī)器利用率。但現(xiàn)在的問題是，你在這些設(shè)施中看不到機(jī)器人，這是因為缺乏靈活性。"

對于尚未部署機(jī)器人或使用螺栓固定在地板上且應(yīng)用受限的模型的制造商而言，3D 打印的夾具可能會改變游戲規(guī)則。Rapid 的自對準(zhǔn) 3D 打印定制夾具可以由客戶快速輕松地更換，從而顯著提高生產(chǎn)率。

根據(jù) Kretchmer 的說法，Rapid 提供了靈活性和可靠性。他說 3D 打印夾具的設(shè)計過程是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，并且在 100% 的時間內(nèi)完美適合機(jī)器。Rapid 的工程師管理著一個包含 100 多個通用夾具的庫，這些夾具可用作新定制設(shè)計的模板。

“不像我們一開始那樣花兩周時間設(shè)計抓手，我們現(xiàn)在設(shè)計的大部分抓手只涉及調(diào)整更普遍的設(shè)計。所以在幾個小時內(nèi)我們就能得到一個新的抓手。我們的庫越大，IP 對我們來說就越強(qiáng)大，我們進(jìn)行更復(fù)雜部署的速度就越快?！?/p>

這與傳統(tǒng)的夾具制造形成鮮明對比，傳統(tǒng)的夾具制造可能會讓客戶等待數(shù)月才能獲得有時需要從海外運(yùn)送的新夾具。3D 打印使 Rapid 能夠在數(shù)小時內(nèi)為客戶安裝新的夾具。

“這將對市場產(chǎn)生巨大影響?！盞retchmer 說：“因為缺乏靈活性是制造商不使用機(jī)器人的主要原因。我們已經(jīng)證明我們的夾具非?？煽俊覀儚奈丛诳蛻羯砩习l(fā)生過夾具斷裂的情況?！?/p>

Rapid 目前在舊金山和底特律 3D 打印夾具。然而，擁有足夠先進(jìn)的 3D 打印機(jī)的客戶也可以打印自己的抓手，以與 Rapid 的租賃機(jī)器人一起使用。

用于機(jī)器人的 3D 打印抓手的另一個優(yōu)點是它們重量輕。較重的傳統(tǒng)夾具會降低機(jī)器人的最大有效載荷，增加破損的風(fēng)險，并可能推高能源成本。Rapid 最初將夾具打印為堅固的結(jié)構(gòu)，但后來演變?yōu)楦鼜?fù)雜的設(shè)計，具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，既堅固又非常輕便。Kretchmer 估計，一些 3D 打印的夾具的重量比傳統(tǒng)制造方法生產(chǎn)的夾具輕四分之一。

3D 打印夾具的應(yīng)用幾乎是無限的，因為該技術(shù)允許進(jìn)行傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)的復(fù)雜幾何設(shè)計。這意味著客戶可以部署機(jī)器人來完成更復(fù)雜的任務(wù)。例如，Rapid 的一位客戶使用機(jī)器人生產(chǎn) AeroPress 咖啡機(jī)零件。其中一項任務(wù)涉及將 AeroPress 徽標(biāo)沖壓到圓柱形零件的特定側(cè)面。Rapid 的 AI 和計算機(jī)視覺可確保抓取六角形零件底部時夾具的方向正確。雖然視覺系統(tǒng)只能精確到一定的精度，但夾具本身與六邊形形狀的精確角度相匹配的事實，

另一個客戶生產(chǎn)天溝蓋板，之前每天有 12 人操作機(jī)器。然而，Rapid 創(chuàng)造了一種廉價的臂端工具，可以準(zhǔn)確地夾住蓋子上的小孔，從而為客戶節(jié)省了大量的管理費(fèi)用。

3D 打印電路板處理器。（來源：Rapid Robotics）

在另一個示例中，客戶生產(chǎn)的電路板涉及一臺機(jī)器放置 14 種不同尺寸的銅片。挑戰(zhàn)在于夾持器必須能夠夾持不同尺寸的板材，而不知道生產(chǎn)線上的下一個尺寸是什么尺寸。此外，必須更換夾具以適應(yīng)不同尺寸的紙張會影響輸出。So Rapid 利用其云和 AI 技術(shù)來更新和激活機(jī)械臂的運(yùn)動，并將吸盤夾具的位置精確調(diào)整到正確的位置，以適應(yīng)不同的紙張尺寸。

機(jī)器人即服務(wù)與機(jī)器人即服務(wù)

根據(jù) Kretchmer 的說法，RaaS 最初代表 Robots-as-a-Service，這意味著提供商將按月向客戶出租機(jī)器人。然而，該服務(wù)不一定附帶任何其他必要的技術(shù)，如專業(yè)的臂端工具、人工智能和視覺工具或云服務(wù)——只是機(jī)器人。

他說：“我們能夠提供的不僅僅是機(jī)器人。不僅僅是機(jī)械臂本身，所有其他附加組件都可以無縫協(xié)同工作。正是技術(shù)堆棧、IP 和與系統(tǒng)相連的智能才使系統(tǒng)變得更有價值?！?/p>

Rapid 的所有機(jī)器人系統(tǒng)都基于云端。這意味著該公司遠(yuǎn)程執(zhí)行維護(hù)更新并對工廠車間的變化做出響應(yīng)。人工智能模型可以遠(yuǎn)程更新，以便客戶的機(jī)械臂可以快速執(zhí)行新零件或新位置。它還使 Rapid 能夠提供 24/7 全天候支持，并隨著時間的推移檢查每一個機(jī)器人動作和圖表性能。如果客戶提交了機(jī)器人的支持票，Rapid 可以立即檢查性能歷史并查明事情偏離軌道的地方。此外，Rapid 的攝像頭使支持團(tuán)隊能夠查看問題的原因。例如，如果一只手臂在上午 10 點 02 分停止移動，Kretchmer 說這可能是由于一個人無意中突破了機(jī)器人的安全邊界造成的。Rapid 的支持團(tuán)隊可以重置系統(tǒng)，

“我們的任何客戶都會說 Rapid 是他們團(tuán)隊的延伸。”Kretchmer 說：“他們不需要對機(jī)器人技術(shù)有任何了解。他們不需要對機(jī)器人進(jìn)行編程。我們已經(jīng)消除了所有潛在的故障點，并消除了所有潛在的人為錯誤點?！?/p>

Kretchmer 預(yù)計競爭對手將嘗試模仿 Rapid 的 RaaS 框架。不過，他表示，該公司的市場優(yōu)勢之一是它起步于軟件業(yè)務(wù)，擁有云架構(gòu)和人工智能能力，這是其他更注重硬件的公司所沒有的。