Proto Labs（也稱為 Protolabs）是一家提供快速制造服務(wù)的公司，總部位于美國明尼蘇達(dá)州。該公司成立于1999年，旨在通過提供快速原型制造和短批量生產(chǎn)服務(wù)來加速產(chǎn)品開發(fā)周期。Proto Labs 使用多種先進(jìn)技術(shù)，包括3D打印、注塑模塑、和CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）加工等，來迅速制造部件和組件。

Proto Labs 的服務(wù)主要面向工程師、設(shè)計(jì)師、和開發(fā)者，幫助他們快速將產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。這對于需要快速迭代和測試概念的行業(yè)（如醫(yī)療、航空、消費(fèi)電子等）特別有用。這家公司能在非常短的時間內(nèi)（有時在幾天或更短的時間內(nèi)）提供高質(zhì)量的零件和原型。

Proto Labs 的業(yè)務(wù)模式利用了先進(jìn)的軟件和自動化流程，這不僅加快了生產(chǎn)速度，而且還降低了成本。通過在線平臺，客戶可以上傳他們的設(shè)計(jì)文件，然后迅速收到價格報(bào)價和生產(chǎn)時間預(yù)估。

Protolabs 通過為 Small Robot Company (英國一家農(nóng)業(yè)機(jī)器人公司)最新的農(nóng)業(yè)機(jī)器人 Tom V4 3D 打印兩個不同的部件，登上了第四次農(nóng)業(yè)革命的舞臺。

在非常緊迫的期限內(nèi)，為 Small Robot Company 最新的農(nóng)業(yè)機(jī)器人 3D 打印兩個不同的部件：一個 SSD 安裝座（用于數(shù)據(jù)存儲）和一個轉(zhuǎn)向執(zhí)行器蓋（用于覆蓋下面精致的執(zhí)行器組件）。

解決方案

將 Protolabs 報(bào)價平臺的效率、Protolabs 工程團(tuán)隊(duì)的專業(yè)知識以及 Protolabs 世界領(lǐng)先的增材制造服務(wù)的快速性結(jié)合在一起。

結(jié)果

Protolabs 幫助改進(jìn)設(shè)計(jì)，以確保零件（特別是轉(zhuǎn)向執(zhí)行器蓋）具有更好的功能，同時提供零件著色解決方案，然后使用 Multi Jet Fusion 快速打印零件并將其運(yùn)送給客戶進(jìn)行測試和評估。

Small Robot Company正在徹底改變農(nóng)業(yè)。該公司的自主精密農(nóng)業(yè)機(jī)器人是對 21世紀(jì)問題的 21世紀(jì)答案：聯(lián)合國表示，到 2050 年，世界必須在不使用更多土地或破壞更多生態(tài)系統(tǒng)的情況下生產(chǎn)更多 70% 的糧食。

使用拖拉機(jī)和其他類似機(jī)械不再是解決這一重大挑戰(zhàn)的最佳方法。原始技術(shù)已經(jīng)存在，可以更便宜、更準(zhǔn)確、更少浪費(fèi)地生產(chǎn)食品。從水果采摘機(jī)器人到無人駕駛噴霧機(jī)，自主機(jī)器人農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為我們農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的常見景象，但Small Robot Company的進(jìn)步是農(nóng)民、教授、服務(wù)設(shè)計(jì)師和工程師之間合作的獨(dú)特成果。他們的工作結(jié)合了尖端的機(jī)器人技術(shù)和人工智能，創(chuàng)建了一種可再生且盈利的農(nóng)業(yè)新模式——單株農(nóng)業(yè)——其中 Tom V4 機(jī)器人脫穎而出。

這是世界領(lǐng)先的數(shù)字制造商Protola bs 如何支持此類改變游戲規(guī)則的硬件的開發(fā)和創(chuàng)建的故事。

Small Robot Company機(jī)械工程師Rhian Griffith說：“Protolabs 報(bào)價平臺總是非常快，我們還從他們那里得到制造反饋。系統(tǒng)會自動詳細(xì)說明任何問題，這意味著我們可以在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前解決這些問題。這真的很方便，上傳文件非常容易。”

產(chǎn)品

Tom V4 是一款掃描機(jī)器人，它可以詳細(xì)掃描作物，識別單個植物，收集植物和雜草分布的數(shù)據(jù)，以確定最佳處理路徑。該信息通過“每株植物”方法，用于通知可變施肥量，并通過噴嘴控制和分段控制噴霧點(diǎn)施除草劑。

Small Robot Company 目前擁有 5 臺已制造并投入使用的 Tom V4，它們不僅為農(nóng)業(yè)企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，還作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人進(jìn)一步發(fā)展的起點(diǎn)。

正如該公司機(jī)械工程師 Rhian Griffith 所描述的那樣：“我們在 2021 年夏天制造了第一臺 Tom V4，這是我們的 alpha 原型，一個概念驗(yàn)證機(jī)器人。雖然非常先進(jìn)，但它是一個模塊化驅(qū)動平臺，可以用作我們未來任何機(jī)器人的基礎(chǔ)。Protolabs 制造的兩個部件——SSD 安裝座和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器蓋——是該平臺上的組件，并將繼續(xù)為機(jī)器人提供服務(wù)，幫助機(jī)器人在未來幾年進(jìn)行各種迭代。無論機(jī)器人是否進(jìn)一步開發(fā)用于掃描以外的任務(wù)，例如種植或噴灑除草劑，核心驅(qū)動平臺都將保留。機(jī)器人內(nèi)部設(shè)計(jì)的這種靈活性，無論是查看 Protolabs 制造的單個部件，還是查看整個機(jī)器人，對于其成功和耐用性都至關(guān)重要。”

目前，該機(jī)器人擁有一個核心驅(qū)動平臺，帶有可展開的吊桿，其中裝有用于作物掃描的攝像頭系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)向執(zhí)行器

本質(zhì)上，轉(zhuǎn)向執(zhí)行器是一種通過將機(jī)器人移向目標(biāo)物體來為機(jī)器人提供簡單尋路的機(jī)構(gòu)。

對于 Tom V4 來說，無論機(jī)器人未來適應(yīng)何種用途，隨著后續(xù)幾代機(jī)器人的設(shè)計(jì)，Small Robot Company 設(shè)計(jì)的當(dāng)前形式的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器仍將是其功能的關(guān)鍵組件。Rhian 繼續(xù)說道：“轉(zhuǎn)向執(zhí)行器是核心驅(qū)動平臺內(nèi)的一個子組件。它由內(nèi)部電機(jī)、行星齒輪系統(tǒng)、一些軸承和大部分周圍的鋁制外殼組成。然后頂部有一個由 Protolabs 3D 打印的蓋子，用于密封該裝置。蓋子有助于防止水和灰塵進(jìn)入，因?yàn)榻M件非常敏感，因此如果我們確實(shí)將任何東西放入其中，可能會導(dǎo)致零件損壞、粘連或過熱等問題。”

除了提供外部保護(hù)外，該帽的設(shè)計(jì)還包括一個通道，有助于固定連接至電機(jī)控制器的電線，因此其多種功能衍生出相對復(fù)雜的形狀，而 3D 打印是理想的制造解決方案。

“以前的機(jī)器人沒有使用相同的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器。對于 Tom V3，我們從第三方采購了轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，但它很重，而且我們遇到了很多問題。因此，當(dāng)我們開始設(shè)計(jì) Tom V4 時，我們決定采用內(nèi)部轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，自己設(shè)計(jì)整個轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，包括蓋子，這意味著我們可以降低 BOM 成本，改進(jìn)設(shè)計(jì)并減輕機(jī)器人重量。”

Protolabs 加入

Small Robot Company 的團(tuán)隊(duì)很早就決定他們需要 3D 打印帽子，因?yàn)闄C(jī)器人的重量預(yù)算很嚴(yán)格，原因有兩個。首先，他們需要最大限度地減少整個系統(tǒng)的重量，從而降低地面壓力，這意味著機(jī)器人在田地里行駛時，可以減少對農(nóng)作物的損害和表層土壤的壓實(shí)；其次，核心驅(qū)動平臺的設(shè)計(jì)旨在支持廣泛的有效載荷，因此保持平臺重量輕意味著更多的選擇——本質(zhì)上允許更大的有效載荷重量預(yù)算。