גיאומטריית קואורדינטות קרטזית היא שיטה מצוינת למיפוי מרחב תלת מימדי במערכת מספרית פשוטה וקלה להבנה. במערכת הקרטזיאנית למרחב תלת מימדי, ישנם שלושה צירי קואורדינטות המאונכים זה לזה (צירים אורתוגונליים) ונפגשים במקור.

שלושת הצירים מכונים בדרך כלל ציר x, ציר y וציר z. כל נקודה במרחב התלת מימדי מיוצגת על ידי שלושה מספרים כמו (x, y, z). X מייצג את המרחק של הנקודה מהמקור לאורך ציר x, y הוא המרחק מהמקור לאורך ציר y, ו-z הוא המרחק מהמקור לאורך ציר z.

רובוטים קרטזיאניים (גאנטרי).

רובוטים מכטרוניים המשתמשים בצירים לינאריים לתנועה נקראים רובוטים קרטזיים, רובוטים ליניאריים או רובוטים של גאנטרי. רובוטי גב נראים דומים למנופי גג ופועלים באופן דומה. אבל רובוטים של גאנטרי אינם מוגבלים לפונקציות הרמה והנעה. הם יכולים לקבל פונקציונליות מותאמת אישית לפי הדרישה.

לרובוטים קרטזיים מבנה עילי השולט בתנועה במישור האופקי וזרוע רובוטית המפעילה תנועה אנכית. הם יכולים להיות מתוכננים לנוע בצירי xy או xyz. הזרוע הרובוטית מונחת על הפיגום וניתנת להזזה במישור האופקי. לזרוע הרובוטית יש אפקטור או כלי מכונה המחוברים לקצה הזרוע בהתאם לפונקציה שבה היא משמשת.

למרות שרובוטים קרטזיים ורובוטי גב משמשים להחלפה, לרובוטים של גב יש בדרך כלל שני צירי X בעוד לרובוטים קרטזיים יהיה רק ​​אחד מכל שני/שלושת הצירים (לפי התצורה).

 

איך הם מתפקדים?

רובוטים קרטזיאניים נעים רק דרך תנועה ליניארית, בדרך כלל דרך כוננים סרוומוטוריים. המפעילים הליניאריים המשמשים יכולים להיות בצורות שונות בהתאם ליישום הספציפי. מערכת ההנעה יכולה להיות מונעת על ידי רצועה, מונעת בכבלים, מונעת ברגים, מונעת פנאומטית, מונעת מתלה או מונעת מנוע ליניארי. חלק מהיצרנים מספקים רובוטים קרטזיאניים מוכנים לחלוטין הניתנים ליישום ללא כל שינויים. יצרנים אחרים מציעים רכיבים שונים כמודולים, המאפשרים למשתמש ליישם שילוב של מודולים אלה בהתאם למקרה השימוש הספציפי שלהם.

הזרועות הרובוטיות עצמן יכולות להיות מצוידות ב"ראייה" או יכולות להיות "עיוורות" בפעולות. ניתן לחבר אותם לחיישני אור או למצלמות כדי לזהות את העצמים לפני ביצוע פעולה. לדוגמה, רובוטים קרטזיאניים יכולים לשמש במעבדות לאיסוף והעברת דגימות. ניתן להשתמש בראייה בעזרת מחשב כדי לזהות את המבחנה, הפיפטות או השקופיות והזרוע יכולה לתפוס את האובייקט בהתאם לנתוני המיקום המועברים מהמצלמה.

היתרון של רובוטים קרטזיאניים על פני מערכות רובוטיות אחרות, כמו רובוטים בעלי שישה צירים, הוא שקל מאוד לתכנת אותם. בקר תנועה יחיד יכול לטפל בהיגיון התנועה של רובוט קרטזיאני. לרובוטים יש רק תנועה ליניארית, המאפשרת קלות שליטה. אין צורך במערך מורכב של PLCs ומיקרו-שבבים לבקרת תנועה של רובוטים קרטזיים. אותה תכונה עוזרת להקל על תכנות תנועת הרובוט.

 

מאפיינים ויתרונות

לרובוטים קרטזיים יש כושר נשיאת מטען גבוה יותר בהשוואה לרובוטים בעלי שישה צירים המקבילים שלהם. זאת, בשילוב עם העלות הנמוכה יותר וקלות התכנות לרובוטים ליניאריים, הופכים אותם למתאימים למגוון גדול של יישומים תעשייתיים. רובוטים של גאנטרי, שהם בעצם רובוטים קרטזיים עם פיגומים תומכים, יכולים לשאת מטענים גבוהים אף יותר. ניתן להרחיב את טווח התנועה של רובוטים ליניאריים על ידי הוספת מודולים תואמים למנגנון הקיים. המודולריות הזו ברובוטים קרטזיים הופכת אותם להרבה יותר צדדיים ויש להם חיים ארוכים יותר בסביבה תעשייתית.

רובוטים קרטזיים גם מציגים רמה גבוהה של דיוק ודיוק בהשוואה לעמיתיהם הסיבוביים. זה נובע מהעובדה שיש להם רק תנועה לינארית ואין צורך להתאים לתנועה סיבובית. לרובוטים קרטזיים יכולים להיות סובלנות בטווח של מיקרומטרים (מיקרומטר), בעוד לרובוטים בעלי שישה צירים יש בדרך כלל סובלנות בטווח של מילימטרים (מ"מ).

 

יישומים עבור רובוטים קרטזיאניים

הרבגוניות, העלות הנמוכה יותר וקלות התכנות הופכים רובוטים קרטזיאניים לכדאיים עבור יישומים רבים במסגרות תעשייתיות. הבה נסתכל על כמה מהם.

• בחירה ומקום:הזרוע הרובוטית מצוידת במכשיר ראייה כלשהו לזיהוי רכיבים שונים מקרוסלה או מסוע. הזרוע יכולה לבחור את החפצים הללו ולמיין אותם לפחים שונים. קטיף ופצע יכולים להיעשות על ידי זרוע רובוטית אחת.
• העברת תהליך לתהליך:בפס ייצור יהיו מקרים בהם יש צורך להעביר סחורות בתהליך ממקום אחד לאחר. ניתן לעשות זאת באמצעות רובוטים ליניאריים עם הנעה כפולה. ניתן להשתמש בהם עם מערכות ראייה או סנכרון זמן בהתאם לשאר התהליך.
• מערכת הרכבה:כאשר יש לחזור על אותם שלבים שוב ושוב כדי להרכיב את חלקי המוצר, ניתן להשתמש ברובוטים ליניאריים כדי להפוך את המשימות לאוטומטיות.
• יישום של דבקים וחומרי איטום:תהליכי ייצור רבים כוללים יישום של דבקים או חומרי איטום בין חלקים. הוא משמש בייצור מכוניות גדולות לייצור גאדג'טים אלקטרוניים קטנים. יש ליישם דבקים וחומרי איטום בכמויות מאוד מדויקות ובמיקום הנכון. ניתן לחבר את הזרוע הרובוטית של הרובוט הליניארי עם מתקן נוזלים ברמת דיוק גבוהה וניתן ליישם דבקים וחומרי איטום בדיוק רב.
• הוצאת משטחים ופירוק משטחים:אריזה משתמשת במשטחים כדי להעביר סחורות בקלות. רובוטים קרטזיאניים יכולים לשמש לאוטומטיות הן הנחת מוצרים על משטחים והן לקיחתם ממשטחים.
• מכונת CNC:מכונות מבוססות בקרות מספריות מחשב משמשות ליצירת מוצרים על פי עיצובים שנעשו בתוכנת עיצוב הנדסי. מכונות CNC משתמשות רבות ברובוטים ליניאריים עם כלים שונים המחוברים לזרועות הרובוטיות.
• ריתוך נקודתי מדויק:ריתוך מיוחד נדרש בתהליכי ייצור מסוימים. רובוטים ליניאריים עם זרועות ריתוך יכולים להשיג ריתוכים מדויקים במיקומים מדויקים על משטח העבודה. רמת הסובלנות הגבוהה בטווח המיקרומטרים (מיקרומטר) מועילה ביישומים כאלה.

יש הרבה יותר יישומים תעשייתיים לרובוטים ליניאריים. אלה כוללים סוכני מחלק, מכונות בסיס מרכיבים ובודקים, יחידות הכנסה, מכשירי ערימה, אוטומציה של איטום, טיפול בחומרים, אחסון ושליפה, חיתוך, שרטוט ומיון.