En contraposición a otro tipo de robot o sistema multieje.

En primer lugar, un sistema cartesiano se mueve en tres ejes ortogonales (X, Y y Z) según las coordenadas cartesianas. (Aunque cabe destacar que a veces se incluye un eje rotatorio, en forma de efector final o herramienta de extremo de brazo, en el eje más externo de un robot cartesiano).

Lo que hace que un robot cartesiano sea un robot es que los ejes realizan un movimiento coordinado, a través de un controlador de movimiento común.

Los ejes de un robot cartesiano están hechos de algún tipo de actuador lineal, ya sea comprado como un sistema preensamblado de un fabricante o construido a medida por el OEM o el usuario final a partir de componentes de guía y accionamiento lineales.

Sencillo, ¿verdad?

Pero no todos los sistemas lineales que funcionan en los ejes XY o XYZ son robots cartesianos. Una excepción notable es un tipo de robot que emplea dos ejes base (X) en paralelo. Esta configuración (2X-Y o 2X-YZ, por ejemplo) deja de ser cartesiana y la convierte en un robot de pórtico.

La principal diferencia entre los robots de pórtico y los cartesianos radica en que un robot cartesiano utiliza un actuador lineal en cada eje, mientras que un robot de pórtico siempre se construye con dos ejes base (X), y el segundo eje (Y) los abarca. Esta configuración evita que el segundo eje esté en voladizo (más información a continuación) y permite que los pórticos tengan recorridos mucho mayores —y, en muchos casos, cargas útiles mayores— que los robots cartesianos.

El segundo tipo de sistema lineal multieje que no se define como robot cartesiano es la mesa XY. La diferencia entre los robots cartesianos y las mesas XY radica en la configuración de montaje y carga. En un robot cartesiano, el segundo o tercer eje (Y o Z) está en voladizo, soportado en un solo extremo por el eje inferior. Además, la carga sobre el eje exterior generalmente está en voladizo respecto a dicho eje.

Esta disposición genera no solo una carga de momento en el eje exterior, debido a la carga aplicada, sino también una carga de momento significativa en el eje de soporte, debido al efecto combinado de la carga aplicada con el eje exterior. La disposición de montaje y carga limita la capacidad de carga de los robots cartesianos y es un factor fundamental para determinar la longitud máxima de carrera del eje exterior (en voladizo).

En cambio, las mesas XY constan de dos ejes centrados uno sobre el otro, a menudo con longitudes de carrera similares. Además, la carga suele estar centrada en el eje Y. Esta configuración de ejes y el posicionamiento de la carga resultan en una carga en voladizo muy baja en ambos ejes (y, a menudo, ninguna carga en voladizo en el eje Y).

Los robots cartesianos se superponen a los robots SCARA y de 6 ejes (articulados) en algunas especificaciones técnicas y pueden aplicarse en algunas de las mismas aplicaciones. Sin embargo, presentan varias ventajas sobre los SCARA y los de 6 ejes. En primer lugar, los diseños cartesianos proporcionan un área de trabajo rectangular, donde un porcentaje significativo de la superficie del robot se utiliza como área de trabajo activa. Por otro lado, los SCARA y los de 6 ejes tienen áreas de trabajo circulares u ovaladas que suelen generar mucho espacio muerto (sin utilizar), especialmente cuando el recorrido o alcance requerido es muy largo.

Los robots cartesianos pueden construirse a partir de prácticamente cualquier tipo de actuador lineal con diversos mecanismos de accionamiento: correa, husillo de bolas o de avance, actuador neumático o motor lineal. (Cabe destacar que los accionamientos de piñón y cremallera también son posibles, pero se utilizan con mayor frecuencia en sistemas de pórtico con carreras muy largas). Esto significa que pueden, y a menudo lo hacen, ofrecer mayor precisión de posicionamiento y repetibilidad que los modelos SCARA y de 6 ejes. Los robots cartesianos también ofrecen una ventaja en cuanto a facilidad de uso en términos de programación, ya que su cinemática es más sencilla (tres ejes cartesianos, en lugar de múltiples ejes de rotación).

En el pasado reciente, los robots cartesianos preensamblados eran poco comunes, ya que la mayoría de las unidades eran fabricadas a medida por un fabricante de equipos originales (OEM), un integrador de robots o incluso el usuario final. Sin embargo, ahora muchos fabricantes de actuadores lineales también ofrecen sistemas cartesianos preconfigurados y preensamblados, con una gran variedad de opciones para adaptarse a los requisitos habituales de recorrido, carga útil, velocidad y precisión. Además, los fabricantes de robots tradicionales de 6 ejes y SCARA también se están sumando a esta tendencia, reconociendo que, para muchas aplicaciones de automatización industrial y ensamblaje, los robots cartesianos ofrecen una mejor relación entre capacidad de carga y espacio ocupado que los diseños SCARA y de 6 ejes.