หัว จับ หรืออุปกรณ์ปลาย แขนหุ่นยนต์ คืออุปกรณ์ที่อยู่ปลายแขนหุ่นยนต์ออกแบบมาเพื่อโต้ตอบกับสภาพแวดล้อม ลักษณะที่แท้จริงของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับการใช้งานของหุ่นยนต์

ตามความหมายที่เคร่งครัด ซึ่งมีที่มาจากหุ่นยนต์แขน กลแบบอนุกรม ส่วนปลายแขนกล (end effector) หมายถึงส่วนเชื่อมต่อสุดท้าย (หรือปลายสุด) ของหุ่นยนต์ ซึ่งเป็นจุดที่ติดตั้งเครื่องมือ ในความหมายที่กว้างกว่านั้น ส่วนปลายแขนกลสามารถมองได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของหุ่นยนต์ที่โต้ตอบกับสภาพแวดล้อมการทำงาน ซึ่งไม่รวมถึงล้อของหุ่นยนต์เคลื่อนที่หรือเท้าของหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ซึ่งไม่ใช่ส่วนปลายแขนกล แต่เป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

ส่วนปลายของแขนกลอาจประกอบด้วยตัวจับยึดหรือเครื่องมือ

เมื่อกล่าวถึงการจับยึดของหุ่นยนต์ จะมีหุ่นยนต์จับยึดอยู่ 4 ประเภทหลักๆ ดังนี้^{[ 1 ]}

1. แบบใช้แรงกระแทก: กรามหรือกรงเล็บที่จับวัตถุโดยการกระแทกโดยตรง
2. แบบแทรกซึม: เข็มหมุด เข็ม หรือซี่หวีที่แทรกเข้าไปในพื้นผิวของวัตถุโดยตรง (ใช้ในการจัดการสิ่งทอ คาร์บอน และเส้นใยแก้ว)
3. แรงยึดเกาะ: แรงดึงดูดที่กระทำต่อพื้นผิวของวัตถุ (ไม่ว่าจะโดยสุญญากาศ แรงแม่เหล็ก หรือแรงไฟฟ้า )
4. การยึดติดแบบต่อเนื่อง: ต้องอาศัยการสัมผัสโดยตรงเพื่อให้เกิดการยึดติด (เช่น กาวแรงตึงผิวหรือการแช่แข็ง)

หมวดหมู่เหล่านี้อธิบายถึงผลทางกายภาพที่ใช้เพื่อให้ได้การจับยึดที่มั่นคงระหว่างตัวจับยึดและวัตถุที่จะจับยึด^{[ 2 ]} ตัวจับยึดทางอุตสาหกรรมอาจใช้กลไก การดูด หรือแม่เหล็ก ถ้วยดูดสุญญากาศและแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมยานยนต์และการจัดการแผ่นโลหะ ตัวจับยึดแบบเบอร์นูลลีใช้ประโยชน์จากการไหลของอากาศระหว่างตัวจับยึดและชิ้นส่วน ซึ่งแรงยกจะทำให้ตัวจับยึดและชิ้นส่วนเข้าใกล้กัน (โดยใช้หลักการของเบอร์นูลลี ) ตัวจับยึดแบบเบอร์นูลลีเป็นตัวจับยึดแบบไร้สัมผัสชนิดหนึ่ง วัตถุจะถูกจำกัดอยู่ในสนามแรงที่สร้างขึ้นโดยตัวจับยึดโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง ตัวจับยึดแบบเบอร์นูลลีได้รับการนำไปใช้ในการจัดการเซลล์แสงอาทิตย์ การจัดการ แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนและในอุตสาหกรรมสิ่งทอและเครื่องหนัง

หลักการอื่นๆ นั้นมีการใช้งานน้อยกว่าในระดับมหภาค (ขนาดชิ้นส่วน >5 มม.) แต่ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ได้แสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้ที่น่าสนใจในการจัดการชิ้นส่วนขนาดเล็ก หลักการที่นำมาใช้เหล่านี้ ได้แก่: ตัวจับยึดแบบไฟฟ้าสถิตและตัวจับยึดแบบแวนเดอร์วาลส์ที่ใช้ประจุไฟฟ้าสถิต (เช่นแรงแวนเดอร์วาลส์ ); ตัวจับยึดแบบใช้แรงดึงดูดของเหลว; ตัวจับยึดแบบไครโอเจนิกที่ใช้ตัวกลางเป็นของเหลว; ตัวจับยึดแบบอัลตราโซนิก; และตัวจับยึดแบบเลเซอร์ ซึ่งสองแบบหลังเป็นหลักการจับยึดแบบไม่สัมผัส ตัวจับยึดแบบไฟฟ้าสถิตใช้ความแตกต่างของประจุระหว่างตัวจับยึดและชิ้นส่วน ( แรงไฟฟ้าสถิต ) ซึ่งมักจะถูกกระตุ้นโดยตัวจับยึดเอง ในขณะที่ตัวจับยึดแบบแวนเดอร์วาลส์นั้นใช้แรงต่ำ (ยังคงเป็นแรงไฟฟ้าสถิต) ของแรงดึงดูดระหว่างอะตอมของโมเลกุลของตัวจับยึดและโมเลกุลของวัตถุ

ตัวจับยึดแบบใช้แรงตึงผิวของของเหลว (Capillary grippers) ใช้แรงตึงผิวของเมนิสคัสของเหลวระหว่างตัวจับยึดกับชิ้นส่วนเพื่อจัดตำแหน่งและจับชิ้นส่วนนั้นไว้ ตัวจับยึดแบบไครโอเจนิก (Cryogenic grippers) แช่แข็งของเหลวปริมาณเล็กน้อย โดยน้ำแข็งที่เกิดขึ้นจะให้แรงที่จำเป็นในการยกและจัดการวัตถุ (หลักการนี้ยังใช้ในการจัดการอาหารและการจับยึดสิ่งทอด้วย) ตัวจับยึดที่ซับซ้อนยิ่งกว่าคือ ตัวจับยึดแบบอัลตราโซนิก (Ultrasonic grippers) ซึ่ง ใช้ คลื่นความดันแบบคงที่ในการยกชิ้นส่วนขึ้นและดักจับไว้ที่ระดับหนึ่ง (ตัวอย่างของการลอยตัวมีทั้งในระดับไมโคร เช่น การจัดการสกรูและปะเก็น และในระดับมหภาค เช่น การจัดการเซลล์แสงอาทิตย์หรือแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน) และแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่สร้างความดันเพียงพอที่จะดักจับและเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนขนาดเล็กในตัวกลางของเหลว (ส่วนใหญ่คือเซลล์) ตัวจับยึดเลเซอร์เรียกอีกอย่างว่าแหนบเลเซอร์ ( Laser grippers )

ตัวจับยึดแบบเข็มเป็นประเภทเฉพาะของตัวจับยึดแบบแรงเสียดทาน/แบบกราม ตัวจับยึดเหล่านี้เรียกว่าตัวจับยึดแบบแทรกซึม ซึ่งใช้ทั้งแรงเสียดทานและการปิดรูปทรงเช่นเดียวกับตัวจับยึดเชิงกลมาตรฐาน

ตัวจับยึดเชิงกลที่รู้จักกันดีที่สุดอาจมีสอง สาม หรือแม้แต่ห้านิ้ว

รูปแบบการจับยึดของหุ่นยนต์ที่พบได้ทั่วไปคือ การ ปิดแรง^{[ 3 ]}

โดยทั่วไป กลไกการจับยึดจะทำงานโดยใช้ตัวจับยึดหรือนิ้วกลไก ตัวจับยึดแบบสองนิ้วมักใช้กับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ทำงานเฉพาะอย่างในงานที่ไม่ซับซ้อนมากนัก นิ้วเหล่านี้สามารถเปลี่ยนได้

กลไกสองประเภทที่ใช้ในการจับยึดด้วยสองนิ้วนั้น ขึ้นอยู่กับรูปทรงของพื้นผิวที่จะจับยึด และแรงที่จำเป็นในการจับยึดวัตถุ

รูปทรงของพื้นผิวจับยึดของนิ้วหุ่นยนต์สามารถเลือกได้ตามรูปทรงของวัตถุที่จะจับ ตัวอย่างเช่น หากหุ่นยนต์ถูกออกแบบมาเพื่อยกวัตถุทรงกลม รูปทรงของพื้นผิวจับยึดอาจเป็นแบบเว้าเพื่อให้จับยึดได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับวัตถุทรงสี่เหลี่ยม พื้นผิวจับยึดอาจเป็นแบบเรียบ

แม้ว่าจะมีแรงหลายอย่างกระทำต่อวัตถุที่ถูกยกขึ้นโดยแขนหุ่นยนต์ แต่แรงหลักคือแรงเสียดทาน พื้นผิวที่ใช้จับยึดสามารถทำจากวัสดุอ่อนที่มีสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูง เพื่อไม่ให้พื้นผิวของวัตถุเสียหาย ตัวจับยึดของหุ่นยนต์ต้องทนทานต่อน้ำหนักของวัตถุ รวมถึงความเร่งและการเคลื่อนที่ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของวัตถุอย่างต่อเนื่อง ในการหาแรงที่จำเป็นในการจับยึดวัตถุ จะใช้สูตรต่อไปนี้ $${\displaystyle F={\frac {ma}{\mu n}}}$$

ที่ไหน:

${\displaystyle \,F}$	เป็น	แรงที่ต้องใช้ในการจับวัตถุ
${\displaystyle \,m}$	เป็น	มวลของวัตถุ
${\displaystyle \,a}$	เป็น	ความเร่งของวัตถุ
${\displaystyle \,\mu }$	เป็น	สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและ
${\displaystyle \,n}$	เป็น	จำนวนนิ้วในเครื่องจับยึด

สมการที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นจะคำนึงถึงทิศทางการเคลื่อนที่ด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นไปด้านบนต้านแรงโน้มถ่วง แรงที่ต้องการจะมากกว่าแรงที่กระทำต้านแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจึงมีการเพิ่มพจน์อีกตัวหนึ่ง และสูตรจึงกลายเป็น:

$${\displaystyle F={\frac {m(a+g)}{\mu n}}}$$

ในที่นี้ ค่าของควรจะหมายถึงความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและความเร่งเนื่องจากการเคลื่อนที่ ${\displaystyle \,g}$${\displaystyle \,a}$

สำหรับงานการจัดการเชิงโต้ตอบทางกายภาพหลายอย่าง เช่น การเขียนและการใช้ไขควง สามารถใช้เกณฑ์การจับที่เกี่ยวข้องกับงานเพื่อเลือกการจับที่เหมาะสมที่สุดเพื่อตอบสนองความต้องการของงานเฉพาะนั้นๆ มีการเสนอตัวชี้วัดคุณภาพการจับที่มุ่งเน้นงานหลายตัว^{[ 4 ]}เพื่อเป็นแนวทางในการเลือกการจับที่ดีซึ่งจะตอบสนองความต้องการของงาน

ส่วนปลายของหุ่นยนต์ที่สามารถใช้เป็นเครื่องมือได้นั้นมีวัตถุประสงค์หลากหลาย เช่น การเชื่อมจุดในการประกอบ การพ่นสีในกรณีที่ต้องการความสม่ำเสมอของสี และวัตถุประสงค์อื่นๆ ที่สภาพการทำงานเป็นอันตรายต่อมนุษย์ หุ่นยนต์ผ่าตัดมีส่วนปลายที่ผลิตขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าว

โดยทั่วไปแล้ว ส่วนปลายของหุ่นยนต์ในสายการผลิตมักจะเป็นหัวเชื่อมหรือปืนพ่นสีส่วนปลายของหุ่นยนต์ผ่าตัดอาจเป็นมีดผ่าตัดหรือเครื่องมืออื่นๆ ที่ใช้ในการผ่าตัด ส่วนปลายอื่นๆ ที่เป็นไปได้อาจเป็นเครื่องมือกล เช่นสว่านหรือหัวกัด ส่วนปลาย ของแขนหุ่นยนต์ใน กระสวยอวกาศ ใช้รูปแบบของสายไฟที่ปิดเข้าหากันเหมือนรูรับแสงของกล้องรอบๆ ด้ามจับหรือจุดจับอื่นๆ

• เครื่องมือจับยึด
• ความสามารถในการจับยึด
• การจับยึดแบบเบอร์นูลลี
• แหนบ
• มือเงา
• IEEE RAS TC ว่าด้วยมือหุ่นยนต์ การจับยึด และการควบคุม