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

Premièrement, un système cartésien est un système qui se déplace selon trois axes orthogonaux – X, Y et Z – selon les coordonnées cartésiennes. (Il convient toutefois de noter qu'un axe rotatif – sous la forme d'un effecteur terminal ou d'un outillage d'extrémité 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 les axes effectuent un mouvement coordonné, via un contrôleur de mouvement commun.

Les axes d'un robot cartésien sont fabriqués à partir d'une certaine forme d'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 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 soit fixe, soit mobile pour une utilisation dans des applications d'automatisation industrielle.

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 passer le robot de la catégorie cartésienne à celle des robots portiques.

La principale différence entre les robots portiques et les robots cartésiens réside dans le fait que ces derniers utilisent un actionneur linéaire sur chaque axe, tandis que les robots portiques sont toujours construits avec deux axes de base (X), le second axe (Y) les encadrant. Cette configuration évite que le second axe soit en porte-à-faux (plus d'informations ci-dessous) et permet aux portiques d'avoir des courses beaucoup plus longues – et, dans de nombreux cas, des charges utiles plus importantes – que les robots cartésiens.

Le deuxième type de système linéaire multiaxes, qui n'entre pas dans la définition d'un robot cartésien, est la table XY. La différence entre les robots cartésiens et les tables XY réside dans le montage et la disposition des charges. 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 en porte-à-faux par rapport à cet axe.

Cette disposition crée non seulement un moment de charge sur l'axe extérieur, dû à la charge appliquée, mais aussi un moment de charge important sur l'axe porteur, dû à l'effet combiné de la charge appliquée et de l'axe extérieur. La disposition de montage et de chargement limite la capacité de charge des robots cartésiens et constitue un facteur déterminant pour la longueur de course maximale de l'axe extérieur (en porte-à-faux).

En revanche, les tables XY sont constituées de deux axes centrés l'un sur l'autre, souvent de 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 une charge en porte-à-faux très faible sur chaque axe (et souvent aucune charge en porte-à-faux sur l'axe Y).

Les robots cartésiens recoupent les robots SCARA et 6 axes (articulés) sur certaines de leurs spécifications techniques et peuvent être utilisés dans certaines de leurs applications. Cependant, ils présentent plusieurs avantages par rapport aux robots SCARA et 6 axes. Premièrement, leur conception cartésienne offre une enveloppe de travail rectangulaire, où une part importante de l'empreinte du robot est utilisée comme zone de travail active. Les robots SCARA et 6 axes, en revanche, ont des enveloppes de travail circulaires ou ovales qui génèrent souvent un espace mort important (inutilisé), notamment 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 et de divers mécanismes d'entraînement : courroie, vis à billes ou à vis-mère, actionneur pneumatique ou moteur linéaire. (À noter que les entraînements à crémaillère et pignon sont également possibles, mais sont plus couramment utilisés dans les systèmes à portique à très grandes courses.) Cela signifie qu'ils peuvent offrir, et offrent souvent, une meilleure précision de positionnement et une meilleure répétabilité que les robots SCARA et 6 axes. Les robots cartésiens présentent également un avantage en termes de facilité de programmation, car leur cinématique est plus simple (trois axes cartésiens plutôt que plusieurs axes de rotation).

Il y a peu, les robots cartésiens pré-assemblés étaient rares, la plupart étant fabriqués sur mesure par un équipementier, un intégrateur de robots, voire l'utilisateur final. Aujourd'hui, de nombreux fabricants d'actionneurs linéaires proposent également des systèmes cartésiens préconfigurés et pré-assemblés, offrant une multitude d'options pour répondre aux exigences courantes de déplacement, de charge utile, de vitesse et de précision. Les fabricants de robots traditionnels 6 axes et SCARA se lancent également dans cette aventure, conscients 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 6 axes.