A diferencia de otro tipo de robot o sistema multieje.

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

Lo que define a un robot cartesiano es que sus ejes realizan movimientos coordinados mediante un controlador de movimiento común.

Los ejes de un robot cartesiano están formados por algún tipo de actuador lineal, ya sea adquirido 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 lineal.

Sencillo, ¿verdad?

La norma ISO 8373:2012 define un robot industrial como:

Un manipulador multipropósito, reprogramable y controlado automáticamente, programable en tres o más ejes, que puede ser fijo o móvil para su uso en aplicaciones de automatización industrial.

Sin embargo, no todo sistema lineal que opera en los ejes XY o XYZ es un robot cartesiano. 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— clasifica al robot fuera de la categoría cartesiana y dentro de la de robots pórtico.

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

El segundo tipo de sistema lineal multieje que no se ajusta a la definición de robot cartesiano es la mesa XY. La diferencia entre los robots cartesianos y las mesas XY radica en la disposición del montaje y la carga. En un robot cartesiano, el segundo o tercer eje (Y o Z) está en voladizo, apoyado únicamente en un extremo por el eje inferior. Además, la carga sobre el eje exterior generalmente también está en voladizo desde dicho eje.

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

En cambio, las mesas XY constan de dos ejes centrados uno encima del otro, a menudo con longitudes de carrera similares. Además, la carga generalmente se centra en el eje Y. Esta configuración de ejes y la posición de la carga dan como resultado una carga en voladizo mínima en ambos ejes (y a menudo ninguna en el eje Y).

Los robots cartesianos comparten algunas especificaciones técnicas con los robots SCARA y los robots articulados de 6 ejes, y pueden utilizarse en algunas de las mismas aplicaciones. Sin embargo, los robots cartesianos presentan varias ventajas sobre los SCARA y los robots de 6 ejes. En primer lugar, su diseño proporciona un área de trabajo rectangular, en la que un porcentaje significativo de la superficie que ocupa el robot se utiliza como área de trabajo activa. Los robots SCARA y los robots de 6 ejes, por otro lado, tienen áreas de trabajo circulares u ovaladas que a menudo generan mucho espacio muerto (sin utilizar), especialmente cuando el recorrido o alcance requerido es muy largo.

Los robots cartesianos pueden construirse con prácticamente cualquier tipo de actuador lineal y diversos mecanismos de accionamiento: correa, husillo de bolas o de bolas, actuador neumático o motor lineal. (Cabe mencionar que también es posible utilizar accionamientos de cremallera y piñón, aunque se emplean con mayor frecuencia en sistemas de pórtico con carreras muy largas). Esto significa que pueden ofrecer, y de hecho suelen ofrecer, una mayor precisión y repetibilidad de posicionamiento que los robots SCARA y de 6 ejes. Los robots cartesianos también presentan la ventaja de una mayor facilidad de programación, ya que su cinemática es más simple (tres ejes cartesianos en lugar de múltiples ejes de rotación).

Hasta hace poco, los robots cartesianos preensamblados eran poco comunes, y la mayoría se fabricaban 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 comunes de recorrido, carga útil, velocidad y precisión. 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 un mejor equilibrio entre capacidad de carga y tamaño que los diseños SCARA y de 6 ejes.