La geometría de coordenadas cartesianas es un método excelente para representar el espacio tridimensional en un sistema numérico simple y fácil de entender. En el sistema cartesiano para el espacio tridimensional, existen tres ejes de coordenadas perpendiculares entre sí (ejes ortogonales) que se intersecan en el origen.

Los tres ejes se denominan generalmente eje x, eje y y eje z. Cualquier punto en el espacio tridimensional se representa con tres números: (x, y, z). X representa la distancia del punto al origen a lo largo del eje x, y es la distancia al origen a lo largo del eje y, y z es la distancia al origen a lo largo del eje z.

Robots cartesianos (de pórtico)

Los robots mecatrónicos que utilizan ejes lineales para su movimiento se denominan robots cartesianos, robots lineales o robots de pórtico. Los robots de pórtico se parecen a las grúas de pórtico y funcionan de forma similar. Sin embargo, los robots de pórtico no se limitan a funciones de elevación y movimiento. Pueden tener funciones personalizadas según las necesidades.

Los robots cartesianos cuentan con una estructura superior que controla el movimiento horizontal y un brazo robótico que lo acciona verticalmente. Pueden diseñarse para moverse en los ejes xy o xyz. El brazo robótico se coloca sobre el andamio y puede moverse horizontalmente. El brazo robótico tiene un efector o una máquina herramienta acoplada a su extremo, según la función que se utilice.

Aunque los robots cartesianos y los robots de pórtico se utilizan indistintamente, los robots de pórtico generalmente tienen dos ejes x, mientras que los robots cartesianos tendrán solo uno de cada uno de los dos/tres ejes (según la configuración).

 

¿Cómo funcionan?

Los robots cartesianos se mueven únicamente mediante movimiento lineal, generalmente mediante servomotores. Los actuadores lineales utilizados pueden ser de diversas formas según la aplicación específica. El sistema de accionamiento puede ser por correa, por cable, por tornillo, neumático, de piñón y cremallera o por motor lineal. Algunos fabricantes ofrecen robots cartesianos completamente prefabricados que pueden implementarse sin modificaciones. Otros fabricantes ofrecen diferentes componentes en forma de módulos, lo que permite al usuario implementar una combinación de estos módulos según su caso de uso específico.

Los brazos robóticos pueden estar equipados con visión o ser ciegos durante las operaciones. Pueden conectarse a sensores de luz o cámaras para identificar los objetos antes de ejecutar una acción. Por ejemplo, los robots cartesianos se pueden utilizar en laboratorios para recoger y mover muestras. La visión asistida por computadora permite reconocer tubos de ensayo, pipetas o portaobjetos, y el brazo puede agarrar el objeto según los datos de posición transmitidos por la cámara.

La ventaja de los robots cartesianos sobre otros sistemas robóticos, como los robots de seis ejes, es su gran facilidad de programación. Un solo controlador de movimiento puede gestionar la lógica de movimiento de un robot cartesiano. Los robots solo tienen movimiento lineal, lo que facilita su control. No se necesita un complejo conjunto de PLC y microchips para el control de movimiento de los robots cartesianos. Esta misma característica facilita la programación del movimiento del robot.

 

Características y ventajas

Los robots cartesianos tienen una mayor capacidad de carga útil en comparación con sus robots equivalentes de seis ejes. Esto, sumado al menor coste y la facilidad de programación de los robots lineales, los hace adecuados para una amplia variedad de aplicaciones industriales. Los robots de pórtico, que son esencialmente robots cartesianos con andamios de soporte, pueden transportar cargas útiles aún mayores. El rango de movimiento de los robots lineales se puede ampliar añadiendo módulos compatibles al mecanismo existente. Esta modularidad de los robots cartesianos los hace mucho más versátiles y les proporciona una mayor vida útil en el entorno industrial.

Los robots cartesianos también presentan un alto nivel de precisión en comparación con sus homólogos rotatorios. Esto se debe a que solo tienen movimiento lineal y no necesitan adaptarse al movimiento rotatorio. Los robots cartesianos pueden tener tolerancias en el rango de micrómetros (μm), mientras que los robots de seis ejes generalmente tienen tolerancias en el rango de milímetros (mm).

 

Aplicaciones de los robots cartesianos

Su versatilidad, menor costo y facilidad de programación hacen que los robots cartesianos sean viables para diversas aplicaciones industriales. Veamos algunas de ellas.

• Recoger y colocar:El brazo robótico está equipado con un dispositivo de visión para identificar los diferentes componentes de un carrusel o cinta transportadora. El brazo puede recoger estos objetos y clasificarlos en diferentes contenedores. La recogida y la clasificación pueden realizarse con un solo brazo robótico.
• Transferencia de proceso a proceso:En una línea de producción, habrá casos en los que sea necesario transferir mercancías de un lugar a otro. Esto se puede realizar mediante robots lineales de doble accionamiento. Pueden utilizarse con sistemas de visión o sincronización temporal, según el resto del proceso.
• Sistema de montaje:Cuando es necesario repetir los mismos pasos una y otra vez para ensamblar las partes de un producto, se pueden utilizar robots lineales para automatizar las tareas.
• Aplicación de adhesivos y selladores:Muchos procesos de producción implican la aplicación de adhesivos o selladores entre piezas. Esto se utiliza desde la fabricación de automóviles a gran escala hasta la producción de pequeños dispositivos electrónicos. Los adhesivos y selladores deben aplicarse en cantidades muy precisas y en el punto correcto. El brazo robótico del robot lineal puede conectarse a un dispensador de fluidos de alta precisión, lo que permite aplicar adhesivos y selladores con gran precisión.
• Paletizado y despaletizado:El embalaje utiliza palés para transportar mercancías con facilidad. Los robots cartesianos pueden utilizarse para automatizar tanto la colocación como la extracción de productos de los palés.
• Herramientas de máquina CNC:Las máquinas basadas en control numérico computarizado (CNC) se utilizan para crear productos según diseños realizados en software de diseño de ingeniería. Las máquinas CNC utilizan ampliamente robots lineales con diferentes herramientas acopladas a los brazos robóticos.
• Soldadura por puntos de precisión:Ciertos procesos de fabricación requieren soldadura especializada. Los robots lineales con brazos de soldadura permiten realizar soldaduras precisas en puntos precisos de la superficie de trabajo. La alta tolerancia en el rango de micrómetros (μm) resulta útil en estas aplicaciones.

Existen muchas más aplicaciones industriales para robots lineales, como agentes dispensadores, máquinas base de ensamblaje y prueba, unidades de inserción, dispositivos de apilado, automatización de sellado, manipulación de materiales, almacenamiento y recuperación, corte, trazado y clasificación.