Im Gegensatz zu anderen Robotertypen oder Mehrachsensystemen.

Erstens ist ein kartesisches System ein System, das sich gemäß den kartesischen Koordinaten in drei orthogonalen Achsen – X, Y und Z – bewegt. (Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine Drehachse – in Form eines Endeffektors oder eines Werkzeugs am Roboterarm – manchmal auf der äußersten Achse eines kartesischen Roboters vorhanden ist.)

Was einen kartesischen Roboter zu einem Roboter macht, ist die Tatsache, dass die Achsen über einen gemeinsamen Bewegungscontroller koordinierte Bewegungen ausführen.

Die Achsen eines kartesischen Roboters bestehen aus einer Art Linearantrieb – entweder als vormontiertes System vom Hersteller gekauft oder vom OEM bzw. Endbenutzer aus Linearführungs- und Antriebskomponenten individuell zusammengestellt.

Ganz einfach, oder?

Nicht jedes lineare System, das in den XY- oder XYZ-Achsen arbeitet, ist ein kartesischer Roboter. Eine bemerkenswerte Ausnahme bilden Roboter mit zwei parallelen Basisachsen (X-Achsen). Diese Konfiguration – beispielsweise 2X-Y oder 2X-YZ – ordnet den Roboter nicht mehr den kartesischen, sondern den Portalrobotern zu.

Der Hauptunterschied zwischen Portal- und kartesischen Robotern besteht darin, dass ein kartesischer Roboter pro Achse einen Linearantrieb verwendet, während ein Portalroboter stets mit zwei Basisachsen (X-Achsen) konstruiert ist, die von der zweiten Achse (Y-Achse) überspannt werden. Diese Konfiguration verhindert eine freitragende Konstruktion der zweiten Achse (mehr dazu weiter unten) und ermöglicht Portalrobotern deutlich größere Hublängen – und in vielen Fällen auch größere Nutzlasten – als kartesischen Robotern.

Der zweite Typ von mehrachsigen Linearsystemen, der nicht unter die Definition eines kartesischen Roboters fällt, ist der XY-Tisch. Der Unterschied zwischen kartesischen Robotern und XY-Tischen liegt in der Montage- und Belastungsanordnung. Bei einem kartesischen Roboter ist die zweite oder dritte Achse (Y- oder Z-Achse) freitragend und wird nur an einem Ende von der darunterliegenden Achse gestützt. Zusätzlich ist die Last auf der äußeren Achse in der Regel freitragend an dieser Achse befestigt.

Diese Anordnung erzeugt nicht nur ein Moment auf der äußeren Achse aufgrund der aufgebrachten Last, sondern auch ein erhebliches Moment auf der Tragachse aufgrund der kombinierten Wirkung der aufgebrachten Last und der äußeren Achse. Die Montage- und Belastungsanordnung begrenzt die Tragfähigkeit kartesischer Roboter und ist ein wesentlicher Faktor für die Bestimmung des maximalen Hubs der äußeren (freitragenden) Achse.

Im Gegensatz dazu bestehen XY-Tische aus zwei übereinander zentrierten Achsen mit oft ähnlichen Hublängen. Die Last ist in der Regel auf der Y-Achse zentriert. Diese Achsenkonfiguration und Lastpositionierung führt zu sehr geringen einseitig wirkenden Belastungen auf beiden Achsen (und oft zu gar keinen einseitig wirkenden Belastungen auf der Y-Achse).

Kartesische Roboter überschneiden sich in einigen technischen Spezifikationen mit SCARA- und 6-Achs-Robotern (Knickarmrobotern) und können in ähnlichen Anwendungen eingesetzt werden. Sie bieten jedoch gegenüber SCARA- und 6-Achs-Robotern mehrere Vorteile. Erstens verfügen kartesische Roboter über einen rechteckigen Arbeitsbereich, in dem ein erheblicher Teil der Roboterfläche als aktive Arbeitsfläche genutzt wird. SCARA- und 6-Achs-Roboter hingegen haben kreisförmige oder ovale Arbeitsbereiche, die oft zu viel ungenutztem Raum führen, insbesondere bei großen Verfahrwegen oder Reichweiten.

Kartesische Roboter lassen sich aus nahezu jedem Linearantriebstyp und mit unterschiedlichsten Antriebsmechanismen – Riemen-, Kugel- oder Gewindespindelantrieb, pneumatischem Aktor oder Linearmotor – realisieren. (Zahnstangenantriebe sind zwar auch möglich, werden aber häufiger in Portalsystemen mit sehr langen Hüben eingesetzt.) Dadurch erreichen sie oft eine höhere Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit als SCARA- und 6-Achs-Roboter. Zudem bieten kartesische Roboter einen Programmiervorteil, da ihre Kinematik einfacher ist (drei kartesische Achsen statt mehrerer Drehachsen).

In der Vergangenheit waren vormontierte kartesische Roboter selten; die meisten Einheiten wurden von OEMs, Roboterintegratoren oder sogar vom Endkunden individuell gefertigt. Mittlerweile bieten jedoch viele Hersteller von Linearantrieben auch vorkonfigurierte und vormontierte kartesische Systeme mit einer Vielzahl von Optionen an, die gängigen Anforderungen an Verfahrweg, Nutzlast, Geschwindigkeit und Präzision gerecht werden. Auch Hersteller traditioneller 6-Achs- und SCARA-Roboter ziehen nach und erkennen, dass kartesische Roboter für viele Anwendungen in der industriellen Automatisierung und Montage ein besseres Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und Platzbedarf bieten als SCARA- und 6-Achs-Roboter.