Las aplicaciones de recogida y colocación, como las de laboratorio, se benefician de la construcción en voladizo, ya que los componentes son fácilmente accesibles. Los robots pórtico son robots de coordenadas cartesianas con elementos horizontales apoyados en ambos extremos; físicamente, son similares a las grúas pórtico, que no son necesariamente robots. Los robots pórtico suelen ser gigantescos y capaces de transportar cargas pesadas.

Diferencia entre robots de pórtico y cartesianos

Un robot cartesiano tiene un actuador lineal en cada eje, mientras que un robot pórtico tiene dos ejes base (X) y un segundo eje (Y) que los abarca. Este diseño evita que el segundo eje se flexione en voladizo (más adelante se explicará con más detalle) y permite recorridos aún mayores en los pórticos y una mayor capacidad de carga en comparación con los robots cartesianos.

Los robots cartesianos más comunes utilizan un diseño de doble guía porque ofrece una protección superior contra cargas en voladizo (momentos); sin embargo, los ejes con guías lineales dobles ocupan más espacio que los ejes con una sola guía. En comparación, los sistemas de doble guía suelen ser más cortos (en dirección vertical) y pueden limitar la interacción con otras áreas de la máquina. En resumen, el tipo de ejes elegidos influye no solo en la eficiencia del sistema cartesiano, sino también en su tamaño total.

Actuadores robóticos cartesianos

Si un mecanismo cartesiano es la mejor opción, el siguiente factor de diseño suele ser la unidad de control del actuador, que puede ser un sistema accionado por perno, tornillo o neumático. Los actuadores lineales generalmente están disponibles con una o dos guías lineales, según el sistema de accionamiento.

Control y gestión de cables

El control por cable es otra característica esencial de este diseño de robot que a menudo se ignora en las etapas iniciales (o simplemente se pospone para etapas posteriores del plan). Para el control, el aire (para ejes neumáticos), la entrada del codificador (para ejes cartesianos accionados por servomotores), los sensores y otros dispositivos eléctricos, cada eje requiere varios cables.

Cuando los sistemas y componentes se conectan a través del Internet industrial de las cosas (IIoT), los métodos y herramientas utilizados para vincularlos se vuelven mucho más importantes, y tanto los tubos, cables como conectores deben enrutarse adecuadamente y recibir mantenimiento para evitar la fatiga prematura por flexión excesiva o la interrupción por interferencia con otros componentes del dispositivo.

El tipo y la cantidad de cables necesarios, así como la complejidad de la gestión del cableado, dependen del tipo de control y del protocolo de red. Tenga en cuenta que el sistema de gestión de cables, ya sean portacables, bandejas o carcasas, afectará a las mediciones totales del sistema, por lo que debe asegurarse de que no haya conflictos entre el sistema de cableado y el resto de los componentes robóticos.

Controles cartesianos para robots

Los robots cartesianos son el método preferido para realizar movimientos punto a punto, pero también pueden realizar movimientos complejos interpolados y contorneados. El tipo de movimiento requerido determinará el dispositivo de control, el protocolo de red, la interfaz hombre-máquina (HMI) y otros componentes de movimiento más adecuados para el sistema.

Si bien estos componentes se ubican independientemente de los ejes del robot, en la mayoría de los casos influirán en los motores, el cableado y otros componentes eléctricos necesarios en los ejes. Estos elementos en los ejes afectarán las dos primeras consideraciones de diseño: el posicionamiento y el control del cableado.

Como resultado, el proceso de diseño cierra el círculo, haciendo hincapié en la importancia de construir un robot cartesiano como un dispositivo electromecánico interconectado, en lugar de un conjunto de piezas mecánicas conectadas a hardware y software eléctricos.

Envolvente de trabajo del robot cartesiano

Las distintas configuraciones de robots generan formas de área de trabajo diferentes. Esta área de trabajo es crucial al elegir un robot para una aplicación específica, ya que define el área de trabajo del manipulador y del efector final. Por diversas razones, es importante analizar cuidadosamente el área de trabajo de un robot.

1. El área de trabajo es la cantidad de trabajo que puede abarcar un punto en el extremo del brazo robótico, que generalmente se ubica en el centro de la disposición de montaje del efector final. No incluye ningún instrumento ni pieza de trabajo perteneciente al efector final.

2. En ocasiones, existen zonas dentro del área de operación a las que el brazo robótico no puede acceder. Las zonas muertas son el nombre que se da a regiones específicas.
La capacidad máxima de carga útil citada solo se puede lograr con esas longitudes de brazo, que pueden o no alcanzar el alcance máximo.

3. El área de operación de la configuración cartesiana es un prisma rectangular. Dentro de esta área de trabajo, no existen zonas muertas, y el robot puede manipular toda la carga útil en todo el volumen de trabajo.