Pour choisir un robot, évaluez d'abord 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 du travail, 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, y compris tout outillage, à l'extrémité du bras du robot. Ce qui limite les robots SCARA et à six axes, c'est qu'ils supportent des charges sur les bras étendus. Prenons l'exemple d'un centre d'usinage qui fabrique des ensembles de roulements de 100 kg ou plus. Cette charge utile dépasse les capacités de tous les robots SCARA ou à six axes, sauf les plus gros. En revanche, un robot cartésien typique peut facilement saisir et placer de telles charges, car son cadre de support et ses roulements supportent systématiquement toute l'amplitude de mouvement.
Même lorsqu’une charge lourde est à la portée d’un robot, elle peut dégrader la précision. Par exemple, la sélection et le placement d’articles de 50 kg se situent dans la plage de charge utile des robots SCARA et cartésiens. Mais 50 kg se situent dans la partie supérieure des capacités d'un SCARA typique, il faudra donc des commandes et des composants plus coûteux pour gérer le couple. De plus, les robots SCARA typiques peuvent placer de lourdes charges utiles à 0,1 mm près, car le poids dévie le bras et dégrade la capacité du robot à positionner systématiquement la charge avec précision. Mais les robots cartésiens équipés d'actionneurs à vis à billes et de roulements de support bien espacés peuvent placer à plusieurs reprises des charges de 50 kg et plus à 10 µm près.

2.Orientations

Cela dépend de la manière dont le robot est monté et de la manière dont il positionne les pièces ou les produits déplacés. L'objectif est d'adapter l'empreinte du robot à la zone de travail. Si le sol ou le socle monté sur une ligne d'un SCARA ou d'un robot à six axes crée une obstruction, ces robots ne constituent peut-être pas la meilleure option. Si l'application n'a besoin que d'un mouvement sur quelques axes, les robots cartésiens à petit châssis peuvent être montés au-dessus et à l'écart. Mais pour la manipulation de pièces complexes ou les travaux nécessitant quatre axes de mouvement ou plus, le cadre d'un robot cartésien peut poser trop d'obstacles, et un petit robot SCARA, nécessitant parfois seulement 200 mm2 d'espace et quatre boulons sur un socle, peut être plus approprié.
Un autre facteur est l'orientation de la pièce. Les robots SCARA et six axes peuvent faire pivoter des pièces, un avantage pour manipuler des pièces ou des outils sous différents angles et positions. Pour obtenir une flexibilité similaire, certains robots cartésiens disposent de sous-composants appelés modules d'alimentation qui déplacent des charges utiles légères sur l'axe Z. En règle générale, les modules d'alimentation utilisent une tige de poussée à vis à billes pour déplacer des pièces ou des outils le long de l'axe Z dans les applications de manipulation, de prélèvement et de placement et d'alimentation. Les robots cartésiens peuvent également intégrer des actionneurs rotatifs pour fournir des capacités d'orientation supplémentaires.

3. Vitesse et déplacements.

Outre les indices de charge, les catalogues des fabricants de robots répertorient également les indices de vitesse. L’un des éléments clés à prendre en compte lors du choix de robots pour les applications de prélèvement et de placement est le temps d’accélération sur des distances importantes. Les robots cartésiens peuvent accélérer à 5 m/s ou plus, rivalisant avec les performances des robots SCARA et à six axes.
Les robots cartésiens ont également du sens lorsque les applications impliquent de longues portées. En effet, les concepteurs peuvent rapidement modifier et étendre les robots cartésiens selon leurs besoins avec des modules allant jusqu'à 20 m de long. La vitesse et la distance sont encore personnalisables en choisissant une courroie, un moteur linéaire ou un actionneur à vis à billes. En revanche, les bras articulés sont généralement préconçus pour une portée donnée, par exemple 500 mm.

4. Précision du positionnement.

Les robots SCARA et à six axes ont des niveaux de précision prédéfinis qui permettent de déterminer facilement la répétabilité de leurs mouvements. Mais ces robots enferment les concepteurs dans un seul niveau de précision au moment de l’achat. Les utilisateurs finaux peuvent améliorer les robots cartésiens ou portiques jusqu'à une myriade de niveaux de précision en changeant l'actionneur, même jusqu'à 10 µm, avec une vis à billes. Pour moins de précision et pour réduire les coûts, les utilisateurs finaux peuvent remplacer un entraînement pneumatique ou par courroie et un actionneur différent pour une précision de 0,1 mm.
La précision est essentielle dans les applications haut de gamme telles que les machines-outils. Ces robots cartésiens ont besoin de meilleurs composants mécaniques tels que des tables à rails à billes et des actionneurs à vis à billes usinés avec précision. Pour les applications où les bras SCARA et les robots à six axes ne peuvent pas maintenir la précision en raison de la déflexion du bras, envisagez un robot cartésien doté de roulements linéaires de haute précision. L'espacement des roulements minimise la déflexion afin que l'effecteur final puisse être positionné avec plus de précision.
Bien que les petites enveloppes de travail favorisent les robots SCARA ou à six axes, la complexité et le coût plus élevé de ces robots sont parfois inutiles. Un exemple où les robots cartésiens fonctionnent mieux est celui d’une application de fabrication de pipettes médicales à grand volume. Ici, un robot sort des pipettes d'un moule et les insère dans un rack transporté par une machine d'automatisation secondaire. Les robots SCARA et à six axes sont viables car une précision de 0,1 mm est suffisante dans cette application. Mais la déviation est problématique lorsque le robot manipule des pipettes plus petites de 3 mm. De plus, le manque de place pour un socle à l’intérieur de la cellule favorise les robots à portique.

5. Environnement.

Deux facteurs qui déterminent le meilleur robot sont l'environnement ambiant de l'enveloppe de travail et les dangers présents dans l'espace lui-même. Une troisième considération, à savoir si un robot ira dans 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 à six axes ont tendance à être compacts, ce qui est pratique avec un espace au sol limité. Mais cela peut ne pas avoir d'importance si les installateurs peuvent monter le cadre de support du robot au-dessus ou sur un mur. En revanche, pour les applications avec interférences mécaniques, comme lorsqu'un robot doit atteindre des boîtes pour en extraire des pièces, les bras à six axes sont généralement les plus adaptés. Les robots à six axes coûtent généralement plus cher que les cartésiens, mais cette dépense est justifiée s'il n'existe aucun moyen d'exécuter l'application sans séquences de mouvements complexes.
Les facteurs environnementaux tels que la poussière et la saleté affectent également le choix du robot. Les soufflets peuvent recouvrir les joints SCARA et des robots à 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 entourer de nombreux composants structurels des axes.

6. Cycle de service.

C'est le temps nécessaire pour terminer un cycle de fonctionnement. Les robots qui fonctionnent en continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 (comme dans le criblage à haut débit et la fabrication pharmaceutique) arrivent en fin de vie plus tôt que ceux qui ne fonctionnent que 8 heures par jour, cinq jours par semaine. Clarifiez ces problèmes à l’avance et procurez-vous des robots avec de longs intervalles de lubrification et de faibles besoins de maintenance pour éviter toute aggravation ultérieure.