La géométrie des coordonnées cartésiennes est une excellente méthode pour cartographier un espace tridimensionnel dans un système numérique simple et facile à comprendre. Dans le système cartésien de l'espace tridimensionnel, il existe trois axes de coordonnées perpendiculaires les uns aux autres (axes orthogonaux) et se rencontrant à l'origine.

Les trois axes sont généralement appelés axe des x, axe des y et axe z. Tout point dans l'espace tridimensionnel est représenté par trois nombres sous la forme (x, y, z). X représente la distance du point à l'origine le long de l'axe des x, y est la distance à l'origine le long de l'axe des y et z est la distance à l'origine le long de l'axe z.

Robots cartésiens (portique)

Les robots mécatroniques qui utilisent des axes linéaires pour le mouvement sont appelés robots cartésiens, robots linéaires ou robots portiques. Les robots à portique ressemblent aux grues à portique et fonctionnent de la même manière. Mais les robots portiques ne se limitent pas aux fonctions de levage et de déplacement. Ils peuvent avoir des fonctionnalités personnalisées selon les besoins.

Les robots cartésiens ont une structure aérienne qui contrôle le mouvement dans le plan horizontal et un bras robotique qui actionne le mouvement verticalement. Ils peuvent être conçus pour se déplacer selon les axes xy ou xyz. Le bras robotique est posé sur l'échafaudage et peut être déplacé dans le plan horizontal. Le bras robotique est doté d'un effecteur ou d'une machine-outil fixé à l'extrémité du bras en fonction de la fonction pour laquelle il est utilisé.

Bien que les robots cartésiens et les robots portiques soient utilisés de manière interchangeable, les robots portiques ont généralement deux axes x tandis que les robots cartésiens n'en auront qu'un pour chacun des deux/trois axes (selon la configuration).

 

Comment fonctionnent-ils ?

Les robots cartésiens se déplacent uniquement selon un mouvement linéaire, généralement via des servomoteurs. Les actionneurs linéaires utilisés peuvent se présenter sous diverses formes selon l'application spécifique. Le système d'entraînement peut être entraîné par courroie, par câble, par vis, pneumatique, à crémaillère et pignon ou par moteur linéaire. Certains fabricants proposent des robots cartésiens entièrement préfabriqués qui peuvent être implémentés sans aucune modification. D'autres fabricants proposent différents composants sous forme de modules, permettant à l'utilisateur de mettre en œuvre une combinaison de ces modules en fonction de son cas d'utilisation spécifique.

Les bras robotiques eux-mêmes peuvent être équipés d’une « vision » ou être « aveugles » lors des opérations. Ils peuvent être attachés à des capteurs de lumière ou à des caméras pour identifier les objets avant d'exécuter une action. Par exemple, les robots cartésiens peuvent être utilisés dans les laboratoires pour prélever et déplacer des échantillons. La vision assistée par ordinateur peut être utilisée pour reconnaître le tube à essai, les pipettes ou les lames et le bras peut saisir l'objet en fonction des données de position transmises par la caméra.

L’avantage des robots cartésiens par rapport aux autres systèmes robotiques, comme les robots à six axes, est qu’ils sont très simples à programmer. Un seul contrôleur de mouvement peut gérer la logique de mouvement d'un robot cartésien. Les robots n'ont qu'un mouvement linéaire, ce qui facilite le contrôle. Il n’est pas nécessaire de disposer d’un ensemble complexe d’API et de micropuces pour le contrôle des mouvements des robots cartésiens. Le même attribut contribue à faciliter la programmation du mouvement du robot.

 

Caractéristiques et avantages

Les robots cartésiens ont une capacité de charge utile plus élevée que leurs robots équivalents à six axes. Ceci, combiné au moindre coût et à la facilité de programmation des robots linéaires, les rend adaptés à une grande variété d’applications industrielles. Les robots à portique, qui sont essentiellement des robots cartésiens dotés d'un échafaudage, peuvent transporter des charges utiles encore plus élevées. La plage de mouvement des robots linéaires peut être étendue en ajoutant des modules compatibles au mécanisme existant. Cette modularité des robots cartésiens les rend beaucoup plus polyvalents et a une durée de vie plus longue en milieu industriel.

Les robots cartésiens présentent également un haut niveau d'exactitude et de précision par rapport à leurs homologues rotatifs. Cela est dû au fait qu’ils ont uniquement un mouvement linéaire et qu’il n’est pas nécessaire de s’adapter au mouvement de rotation. Les robots cartésiens peuvent avoir des tolérances de l'ordre du micromètre (μm), tandis que les robots à six axes ont généralement des tolérances de l'ordre du millimètre (mm).

 

Applications pour les robots cartésiens

La polyvalence, le coût réduit et la facilité de programmation rendent les robots cartésiens viables pour de nombreuses applications en milieu industriel. Jetons un coup d'œil à quelques-uns d'entre eux.

• Choisir et placer :Le bras robotique est équipé d'une variante de dispositif de vision pour identifier les différents composants d'un carrousel ou d'un tapis roulant. Le bras peut prélever ces objets et les trier dans différents bacs. La cueillette et le tri peuvent être effectués par un seul bras robotique.
• Transfert de processus à processus :Dans une chaîne de production, il y aura des cas où les marchandises en cours de processus devront être transférées d'un endroit à un autre. Cela peut être réalisé à l’aide de robots linéaires à double entraînement. Ils peuvent être utilisés avec des systèmes de vision ou de synchronisation temporelle en fonction du reste du processus.
• Système d'assemblage :Lorsque les mêmes étapes doivent être répétées encore et encore pour assembler les pièces d’un produit, des robots linéaires peuvent être utilisés pour automatiser les tâches.
• Application d'adhésifs et de mastics :De nombreux processus de production impliquent l’application d’adhésifs ou de produits d’étanchéité entre les pièces. Il est utilisé dans la grande fabrication automobile jusqu’à la production de petits gadgets électroniques. Les adhésifs et les mastics doivent être appliqués en quantités très précises et au bon endroit. Le bras robotique du robot linéaire peut être connecté à un distributeur de fluide de haute précision et des adhésifs et des produits d'étanchéité peuvent être appliqués avec une grande précision.
• Palettisation et dépalettisation :L'emballage utilise des palettes pour transporter facilement les marchandises. Les robots cartésiens peuvent être utilisés pour automatiser à la fois le placement des produits sur des palettes et leur retrait des palettes.
• Machines-outils CNC :Des machines basées sur des commandes numériques sont utilisées pour créer des produits selon des conceptions réalisées dans un logiciel de conception technique. Les machines CNC utilisent largement des robots linéaires avec différents outils fixés aux bras robotiques.
• Soudage par points de précision :Un soudage spécialisé est requis dans certains processus de fabrication. Les robots linéaires dotés de bras de soudage peuvent réaliser des soudures précises à des endroits précis de la surface de travail. Le niveau élevé de tolérance dans la plage des micromètres (μm) est utile dans de telles applications.

Il existe de nombreuses autres applications industrielles pour les robots linéaires. Ceux-ci incluent des agents de distribution, des machines de base d'assemblage et de test, des unités d'insertion, des dispositifs d'empilage, l'automatisation du scellage, la manipulation des matériaux, le stockage et la récupération, la découpe, le traçage et le tri.