Pour choisir un robot, il faut d'abord évaluer les besoins de l'application. Cela commence par le profilage de la charge, de l'orientation, de la vitesse, du déplacement, de la précision, de l'environnement et du cycle de service, parfois appelés paramètres LOSTPED.

1. Chargez.

La capacité de charge d'un robot (définie par le fabricant) doit dépasser le poids total de la charge utile, outillage compris, à l'extrémité du bras. La limite des robots SCARA et six axes réside dans le fait qu'ils supportent des charges sur des bras étendus. Prenons l'exemple d'un centre d'usinage fabriquant des assemblages de roulements de 100 kg ou plus. Cette charge utile dépasse les capacités de tous les robots SCARA ou six axes, à l'exception des plus grands. En revanche, un robot cartésien classique peut facilement saisir et placer de telles charges, car son châssis et ses roulements supportent systématiquement toute l'amplitude de mouvement.
Même lorsqu'une charge lourde est à la portée d'un robot, elle peut nuire à sa précision. Par exemple, la prise et le placement d'objets de 50 kg sont compatibles avec la charge utile des robots SCARA et cartésiens. Or, 50 kg se situent à la limite supérieure des capacités d'un SCARA classique ; la gestion du couple nécessitera donc des commandes et des composants plus coûteux. De plus, les robots SCARA classiques peuvent placer des charges lourdes avec une précision de 0,1 mm, car le poids dévie le bras et nuit à la capacité du robot à positionner la charge avec précision et constance. En revanche, les robots cartésiens équipés d'actionneurs à vis à billes et de paliers de support bien espacés peuvent placer de manière répétée des charges de 50 kg et plus avec une précision de 10 µm.

2. Orientation

Cela dépend du montage du robot et de la position des pièces ou produits à déplacer. L'objectif est d'adapter l'empreinte du robot à la zone de travail. Si le socle d'un robot SCARA ou six axes, monté au sol ou sur une ligne, crée une obstruction, ces robots ne constituent peut-être pas la meilleure option. Si l'application ne nécessite que quelques mouvements, des robots cartésiens de petite taille peuvent être installés en hauteur et à l'écart. En revanche, pour la manipulation de pièces complexes ou les travaux nécessitant quatre axes de mouvement ou plus, la structure d'un robot cartésien peut constituer un obstacle trop important. Un petit robot SCARA, ne nécessitant parfois que 200 mm² d'espace et quatre boulons sur un socle, peut alors être plus adapté.
Un autre facteur est l'orientation des pièces. Les robots SCARA et six axes peuvent faire pivoter les pièces, un avantage pour la manipulation de pièces ou d'outils selon différents angles et positions. Pour une flexibilité similaire, certains robots cartésiens sont équipés de sous-composants appelés modules d'alimentation qui déplacent des charges légères sur l'axe Z. Généralement, les modules d'alimentation utilisent une tige de poussée à vis à billes pour déplacer les pièces ou les outils le long de l'axe Z dans les applications de manutention, de pick-and-place et d'alimentation. Les robots cartésiens peuvent également intégrer des actionneurs rotatifs pour offrir des capacités d'orientation supplémentaires.

3. Vitesse et déplacement.

Outre les charges nominales, les catalogues des fabricants de robots indiquent également les vitesses nominales. Un élément clé lors du choix de robots pour des applications de pick-and-place est le temps d'accélération sur de longues distances. Les robots cartésiens peuvent accélérer à 5 m/s ou plus, rivalisant avec les performances des robots SCARA et six axes.
Les robots cartésiens sont également adaptés aux applications impliquant de grandes portées. En effet, les concepteurs peuvent rapidement les modifier et les étendre selon les besoins, avec des modules allant jusqu'à 20 m de long. La vitesse et la distance sont également personnalisables grâce à un actionneur à courroie, à moteur linéaire ou à vis à billes. En revanche, les bras articulés sont généralement préconçus pour une portée donnée, par exemple 500 mm.

4. Précision de la position.

Les robots SCARA et six axes disposent de niveaux de précision prédéfinis qui facilitent la détermination de la répétabilité des mouvements. Cependant, ces robots imposent aux concepteurs un niveau de précision unique dès l'achat. Les utilisateurs finaux peuvent améliorer la précision des robots cartésiens ou à portique en remplaçant l'actionneur, même à 10 µm, par une vis à billes. Pour une précision moindre et des coûts réduits, les utilisateurs peuvent opter pour un entraînement pneumatique ou par courroie et un autre actionneur pour une précision de 0,1 mm.
La précision est essentielle dans les applications haut de gamme comme l'usinage. Ces robots cartésiens nécessitent des composants mécaniques plus performants, tels que des tables à billes sur rail et des actionneurs à vis à billes usinés avec précision. Pour les applications où les bras robotiques SCARA et six axes ne peuvent maintenir la précision en raison de la déflexion du bras, envisagez un robot cartésien équipé de roulements linéaires de haute précision. L'espacement des roulements minimise la déflexion, permettant ainsi un positionnement plus précis de l'effecteur terminal.
Bien que les petites dimensions de travail favorisent les robots SCARA ou six axes, leur complexité et leur coût plus élevé sont parfois superflus. Un exemple où les robots cartésiens sont plus performants est celui d'une application de fabrication de pipettes médicales en grande série. Dans ce cas, un robot prélève des pipettes d'un moule et les insère dans un portoir transporté par une machine d'automatisation secondaire. Les robots SCARA et six axes sont viables, car une précision de 0,1 mm est suffisante dans cette application. Cependant, la déflexion est problématique lorsque le robot manipule des pipettes plus petites de 3 mm. De plus, le manque d'espace pour un piédestal à l'intérieur de la cellule favorise les robots à portique.

5. Environnement.

Deux facteurs déterminent le meilleur robot : l'environnement ambiant de l'enveloppe de travail et les dangers présents dans l'espace lui-même. Troisièmement, la compatibilité d'un robot avec une salle blanche n'est généralement pas un problème, car tous les types de robots sont fabriqués en version salle blanche.
Les socles des robots SCARA et six axes sont généralement compacts, ce qui est pratique lorsque l'espace au sol est limité. Cependant, cela peut s'avérer inutile si les installateurs peuvent fixer le cadre de support du robot au plafond ou au mur. En revanche, pour les applications impliquant des interférences mécaniques, comme lorsqu'un robot doit accéder à des boîtes pour en extraire des pièces, les bras six axes sont généralement les plus adaptés. Les robots six axes coûtent généralement plus cher que les robots cartésiens, mais leur coût est justifié s'il est impossible d'exécuter l'application sans séquences de mouvements complexes.
Des facteurs environnementaux tels que la poussière et la saleté influencent également le choix du robot. Des soufflets peuvent recouvrir les articulations des robots SCARA et six axes, et différents types de joints protègent les actionneurs de l'axe Z. Pour les salles blanches utilisant des purges d'air, les robots cartésiens permettent aux concepteurs d'enfermer les actionneurs linéaires dans une structure IP65 qui minimise l'entrée d'eau et de poussière. De plus, des joints haute performance peuvent enfermer de nombreux composants structurels des axes.

6. Cycle de service.

Il s'agit du temps nécessaire pour effectuer un cycle de fonctionnement complet. Les robots fonctionnant en continu 24h/24 et 7j/7 (comme dans le criblage à haut débit et la fabrication pharmaceutique) atteignent leur fin de vie plus tôt que ceux fonctionnant seulement 8 heures par jour, cinq jours par semaine. Clarifiez ces points à l'avance et optez pour des robots avec des intervalles de lubrification longs et nécessitant peu de maintenance afin d'éviter toute aggravation ultérieure.