Par opposition à un autre type de robot ou système multi-axes.

Premièrement, un système cartésien est un système qui se déplace selon trois axes orthogonaux — X, Y et Z — conformément aux coordonnées cartésiennes. (Il convient toutefois de noter qu'un axe de rotation — sous la forme d'un effecteur terminal ou d'un outil en bout de bras — est parfois inclus sur l'axe le plus externe d'un robot cartésien.)

Ce qui fait d'un robot cartésien un robot, c'est que ses axes effectuent un mouvement coordonné, grâce à un contrôleur de mouvement commun.

Les axes d'un robot cartésien sont constitués d'un actionneur linéaire, soit acheté sous forme de système pré-assemblé auprès d'un fabricant, soit construit sur mesure par le fabricant d'équipement d'origine (OEM) ou l'utilisateur final à partir de composants de guidage et d'entraînement linéaires.

Simple, non ?

Cependant, tous les systèmes linéaires fonctionnant selon les axes XY ou XYZ ne sont pas des robots cartésiens. Une exception notable est un type de robot utilisant deux axes de base (X) en parallèle. Cette configuration — 2X-Y ou 2X-YZ, par exemple — fait sortir le robot de la catégorie cartésienne et le classe parmi les robots portiques.

La principale différence entre les robots portiques et les robots cartésiens réside dans le fait qu'un robot cartésien utilise un actionneur linéaire par axe, tandis qu'un robot portique est toujours construit avec deux axes de base (X), le second axe (Y) les reliant. Cette configuration évite que le second axe ne soit en porte-à-faux (nous y reviendrons plus loin) et permet aux portiques d'avoir des courses beaucoup plus importantes — et, dans de nombreux cas, des charges utiles plus élevées — que les robots cartésiens.

Le second type de système linéaire multiaxes qui ne correspond pas à la définition d'un robot cartésien est la table XY. La différence entre les robots cartésiens et les tables XY réside dans leur montage et leur système de chargement. Dans un robot cartésien, le deuxième ou le troisième axe (Y ou Z) est en porte-à-faux, supporté à une seule extrémité par l'axe situé en dessous. De plus, la charge sur l'axe extérieur est généralement elle-même en porte-à-faux par rapport à cet axe.

Cette configuration engendre non seulement un moment de contrainte sur l'axe extérieur, dû à la charge appliquée, mais également un moment de contrainte important sur l'axe porteur, en raison de l'effet combiné de la charge appliquée et de l'axe extérieur. Le mode de montage et de chargement limite la capacité de charge des robots cartésiens et constitue un facteur déterminant de la course maximale de l'axe extérieur (en porte-à-faux).

À l'inverse, les tables XY sont constituées de deux axes superposés, souvent de courses similaires. De plus, la charge est généralement centrée sur l'axe Y. Cette configuration d'axes et ce positionnement de la charge permettent de réduire considérablement les contraintes en porte-à-faux sur les deux axes (et souvent de les éliminer complètement sur l'axe Y).

Les robots cartésiens présentent des similitudes techniques avec les robots SCARA et les robots articulés à 6 axes, et peuvent être utilisés dans certaines applications similaires. Cependant, les robots cartésiens offrent plusieurs avantages par rapport aux robots SCARA et aux robots à 6 axes. Tout d'abord, leur conception permet d'obtenir une zone de travail rectangulaire où une part importante de l'empreinte au sol est utilisée comme zone de travail active. Les robots SCARA et les robots à 6 axes, quant à eux, possèdent des zones de travail circulaires ou ovales qui génèrent souvent beaucoup d'espace inutilisé, notamment lorsque la course requise est importante.

Les robots cartésiens peuvent être construits à partir de pratiquement n'importe quel type d'actionneur linéaire, avec une grande variété de mécanismes d'entraînement : courroie, vis à billes ou à vis-mère, actionneur pneumatique ou moteur linéaire. (À noter que les entraînements par crémaillère sont également possibles, mais plus couramment utilisés dans les systèmes portiques à très grandes courses.) De ce fait, ils peuvent offrir, et offrent souvent, une précision et une répétabilité de positionnement supérieures aux robots SCARA et 6 axes. Les robots cartésiens présentent également un avantage en termes de simplicité de programmation, car leur cinématique est plus simple (trois axes cartésiens au lieu de plusieurs axes de rotation).

Il y a encore peu de temps, les robots cartésiens préassemblés étaient rares, la plupart étant fabriqués sur mesure par un équipementier, un intégrateur de robots, voire l'utilisateur final. Désormais, de nombreux fabricants d'actionneurs linéaires proposent également des systèmes cartésiens préconfigurés et préassemblés, avec une multitude d'options pour répondre aux exigences courantes en matière de course, de charge utile, de vitesse et de précision. Les fabricants de robots traditionnels à 6 axes et SCARA s'y mettent aussi, reconnaissant que pour de nombreuses applications d'automatisation industrielle et d'assemblage, les robots cartésiens offrent un meilleur compromis entre capacité de charge et encombrement que les modèles SCARA et à 6 axes.