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

Premièrement, un système cartésien est un système qui se déplace sur trois axes orthogonaux – X, Y et Z – selon les coordonnées cartésiennes. (Bien qu'il convient de noter qu'un axe rotatif - sous la forme d'un effecteur final ou d'un outillage d'extrémité de bras - est parfois inclus sur l'axe le plus extérieur d'un robot cartésien.)

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

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

Simple, non ?

La norme ISO 8373:2012 définit un robot industriel comme :

Un manipulateur polyvalent, reprogrammable et à commande automatique, programmable sur trois axes ou plus, qui peut être fixe ou mobile pour une utilisation dans des applications d'automatisation industrielle.

Mais tous les systèmes linéaires fonctionnant sur les axes XY ou XYZ ne sont pas des robots cartésiens. Une exception notable est un type de robot qui utilise 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 entre dans la catégorie des robots portiques.

La principale différence entre les robots portiques et cartésiens est qu'un robot cartésien utilise un actionneur linéaire sur chaque axe, alors qu'un robot portique est toujours construit avec deux axes de base (X), le deuxième axe (Y) les couvrant. Cette configuration empêche le deuxième axe d'être en porte-à-faux (plus d'informations ci-dessous) et permet aux portiques d'avoir des longueurs de course beaucoup plus longues – et dans de nombreux cas, des charges utiles plus importantes – que les robots cartésiens.

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

Cet agencement crée non seulement un moment de charge sur l'axe extérieur, en raison de la charge appliquée, mais également un moment de charge important sur l'axe de support, en raison de l'effet combiné de la charge appliquée avec l'axe extérieur. La disposition de montage et de chargement limite la capacité de charge des robots cartésiens et constitue un facteur principal dans la détermination de la longueur de course maximale pour l'axe extérieur (en porte-à-faux).

En revanche, les tables XY sont constituées de deux axes centrés l'un sur l'autre, souvent avec des longueurs de course similaires. De plus, la charge est généralement centrée sur l’axe Y. Cette configuration d'axe et ce positionnement de la charge entraînent très peu de charges en porte-à-faux sur les deux axes (et souvent aucune charge en porte-à-faux sur l'axe Y).

Les robots cartésiens chevauchent les robots SCARA et les robots à 6 axes (articulés) dans certaines spécifications techniques et peuvent être appliqués dans certaines des mêmes applications, mais les robots cartésiens présentent plusieurs avantages par rapport aux types SCARA et à 6 axes. Premièrement, les conceptions cartésiennes fournissent une enveloppe de travail rectangulaire dans laquelle un pourcentage important de l'empreinte du robot est utilisée comme zone de travail active. Les types SCARA et 6 axes, en revanche, ont des enveloppes de travail circulaires ou ovales qui entraînent souvent beaucoup d'espace mort (inutilisé), en particulier lorsque la course ou la portée requise est très longue.

Les robots cartésiens peuvent être construits à partir de pratiquement n'importe quel type d'actionneur linéaire avec n'importe quelle variété de mécanismes d'entraînement : courroie, vis à billes ou à vis, actionneur pneumatique ou moteur linéaire. (Notez que les entraînements à crémaillère et pignon sont également possibles, mais sont plus couramment utilisés dans les systèmes de portique avec des courses très longues.) Cela signifie qu'ils peuvent, et ont souvent, une meilleure précision de positionnement et une meilleure répétabilité que les types SCARA et 6 axes. Les robots cartésiens présentent également un avantage en termes de facilité d'utilisation en termes de programmation car leur cinématique est plus simple (trois axes cartésiens plutôt que plusieurs axes de rotation).

Dans un passé récent, les robots cartésiens pré-assemblés étaient rares, la plupart des unités étant construites sur mesure par un OEM, un intégrateur de robots ou même l'utilisateur final. Mais désormais, de nombreux fabricants d'actionneurs linéaires proposent également des systèmes cartésiens préconfigurés et préassemblés, avec une myriade d'options pour répondre aux exigences courantes de déplacement, de charge utile, de vitesse et de précision. Et les fabricants de robots traditionnels à 6 axes et SCARA se lancent également dans l'action, 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 conceptions SCARA et 6 axes.