A diferencia de otro tipo de robot o sistema multieje.

Primero, 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 giratorio, 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 hecho 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.

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 de base (X) en paralelo. Esta configuración (2X-Y o 2X-YZ, por ejemplo) saca al robot de la categoría cartesiana y lo coloca en la categoría de robots de pórtico.

La principal diferencia entre los robots pórtico y cartesianos es que un robot cartesiano utiliza un actuador lineal en cada eje, mientras que un robot pórtico siempre se construye con dos ejes base (X), y el segundo eje (Y) los abarca. Esta configuración evita que el segundo eje quede en voladizo (más sobre esto a continuación) y permite que los pórticos tengan longitudes de carrera mucho más largas (y, en muchos casos, cargas útiles más grandes) que los robots cartesianos.

El segundo tipo de sistema lineal multieje que no entra en la definición de robot cartesiano es la mesa XY. La diferencia entre los robots cartesianos y las mesas XY radica en la disposición de montaje y carga. En un robot cartesiano, el segundo o tercer eje (Y o Z) está en voladizo y está sostenido en un solo extremo por el eje debajo de él. Además, la carga sobre el eje exterior generalmente está en voladizo desde ese eje.

Esta disposición crea no sólo un momento de carga en el eje exterior, debido a la carga aplicada, sino también un momento de carga significativo en el eje de soporte, debido al efecto combinado de la carga aplicada junto con el eje exterior. La disposición de montaje y carga limita la capacidad de transporte de carga de los robots cartesianos y es un factor principal para determinar la longitud máxima de carrera para el eje exterior (en voladizo).

Por el contrario, las mesas XY constan de dos ejes centrados uno encima del otro, a menudo con longitudes de recorrido similares. Además, la carga generalmente está centrada en el eje Y. Esta configuración de eje y posicionamiento de carga da como resultado muy poca carga en voladizo en cualquiera de los ejes (y, a menudo, ninguna carga en voladizo en el eje Y).

Los robots cartesianos se superponen a SCARA y a los robots (articulados) de 6 ejes en algunas especificaciones técnicas y pueden aplicarse en algunas de las mismas aplicaciones, pero los robots cartesianos tienen varias ventajas sobre los tipos SCARA y de 6 ejes. Primero, los diseños cartesianos proporcionan un entorno de trabajo rectangular en el que un porcentaje significativo de la huella del robot se utiliza como área de trabajo activa. Los tipos SCARA y de 6 ejes, por otro lado, tienen envolventes de trabajo circulares u ovaladas que a menudo resultan en una gran cantidad de espacio muerto (no utilizado), especialmente cuando el recorrido o alcance requerido es muy largo.

Los robots cartesianos se pueden construir a partir de prácticamente cualquier tipo de actuador lineal con cualquier variedad de mecanismos de accionamiento: correa, husillo de bolas o de avance, actuador neumático o motor lineal. (Tenga en cuenta que las transmisiones de piñón y cremallera también son posibles, pero se usan más comúnmente en sistemas de pórtico con carreras muy largas). Esto significa que pueden tener, y a menudo tienen, mejor precisión de posicionamiento y repetibilidad que los tipos SCARA y de 6 ejes. Los robots cartesianos también tienen una ventaja de facilidad de uso en términos de programación porque su cinemática es más simple (tres ejes cartesianos, en lugar de múltiples ejes de rotación).

En el pasado reciente, los robots cartesianos preensamblados eran raros, y la mayoría de las unidades eran construidas a medida por un OEM, un integrador de robots o incluso el usuario final. Pero ahora, muchos fabricantes de actuadores lineales también ofrecen sistemas cartesianos preconfigurados y preensamblados, con innumerables opciones para adaptarse a los requisitos comunes de recorrido, carga útil, velocidad y precisión. Y los fabricantes de robots tradicionales de 6 ejes y SCARA también se están sumando a la acción, reconociendo que para muchas aplicaciones de ensamblaje y automatización industrial, los robots cartesianos ofrecen una mejor relación entre capacidad de carga y espacio que los diseños SCARA y de 6 ejes.