A diferencia de otro tipo de robot o sistema multieje.

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

Lo que convierte a un robot cartesiano en un robot es que sus ejes realizan un movimiento coordinado 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 a un fabricante o construido a medida por el fabricante de equipos originales (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 multifuncional, 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 base (X) en paralelo. Esta configuración —2X-Y o 2X-YZ, por ejemplo— hace que el robot deje de pertenecer a la categoría de robots cartesianos y pase a la de robots pórtico.

La principal diferencia entre los robots pórtico y los 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 impide que el segundo eje sea una viga en voladizo (más información a continuación) 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 de montaje y carga. En un robot cartesiano, el segundo o tercer eje (Y o Z) es voladizo, apoyado en un solo extremo por el eje inferior. Además, la carga en el eje exterior generalmente también es voladiza 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 de montaje y carga limita la capacidad de carga de los robots cartesianos y es un factor primordial para determinar 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 posicionamiento de la carga da como resultado una carga en voladizo mínima en cualquiera de los ejes (y, a menudo, ninguna carga en voladizo 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 ofrecen varias ventajas sobre los tipos SCARA y de 6 ejes. En primer lugar, los diseños cartesianos proporcionan un área de trabajo rectangular en la que un porcentaje significativo de la superficie del robot se utiliza como área de trabajo activa. Los robots SCARA y de 6 ejes, por otro lado, tienen áreas de trabajo circulares u ovaladas que a menudo resultan en mucho espacio muerto (sin utilizar), especialmente cuando el recorrido o alcance requerido es muy largo.

Los robots cartesianos se pueden construir 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 destacar que también son posibles los sistemas de cremallera y piñón, aunque se utilizan con mayor frecuencia en sistemas de pórtico con recorridos muy largos). Esto significa que pueden ofrecer, y a menudo ofrecen, una mayor precisión y repetibilidad de posicionamiento que los robots SCARA y de 6 ejes. Además, los robots cartesianos presentan una ventaja en cuanto a facilidad de programación, ya que su cinemática es más sencilla (tres ejes cartesianos en lugar de múltiples ejes de rotación).

Hasta hace poco, los robots cartesianos preensamblados eran escasos, y 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 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.