데카르트 좌표 기하학은 3차원 공간을 간단하고 이해하기 쉬운 수치 체계로 표현하는 훌륭한 방법입니다. 3차원 공간에 대한 데카르트 좌표 체계에는 서로 수직이고 원점에서 만나는 세 개의 좌표축(직교축)이 있습니다.

세 축은 일반적으로 x축, y축, z축이라고 합니다. 3차원 공간의 모든 점은 (x, y, z)와 같은 세 개의 숫자로 표현됩니다. X는 원점에서 x축을 따라 점까지의 거리, y는 y축을 따라 원점까지의 거리, z는 z축을 따라 원점까지의 거리를 나타냅니다.

데카르트(갠트리) 로봇

선형 축을 사용하여 이동하는 메카트로닉스 로봇을 직교 로봇, 선형 로봇 또는 갠트리 로봇이라고 합니다. 갠트리 로봇은 갠트리 크레인과 외형이 유사하며 작동 방식도 유사합니다. 하지만 갠트리 로봇은 리프팅 및 이동 기능에만 국한되지 않습니다. 필요에 따라 맞춤형 기능을 제공할 수 있습니다.

직교 로봇은 수평면의 동작을 제어하는 ​​오버헤드 구조와 수직으로 동작을 구동하는 로봇 팔을 가지고 있습니다. xy축 또는 xyz축으로 이동하도록 설계될 수 있습니다. 로봇 팔은 비계 위에 위치하며 수평면에서 움직일 수 있습니다. 로봇 팔의 끝에는 사용 용도에 따라 작동기 또는 공작 기계가 부착되어 있습니다.

데카르트 로봇과 갠트리 로봇은 혼용되어 사용되지만, 갠트리 로봇은 일반적으로 두 개의 x축을 가지고 있는 반면, 데카르트 로봇은 구성에 따라 각각 2개/3개의 축을 하나씩만 가지고 있습니다.

 

어떻게 기능하나요?

직교 로봇은 일반적으로 서보 모터 구동 장치를 통해 선형 운동으로만 이동합니다. 사용되는 선형 액추에이터는 특정 용도에 따라 다양한 형태로 제공됩니다. 구동 시스템은 벨트 구동, 케이블 구동, 나사 구동, 공압 구동, 랙 앤 피니언 구동 또는 선형 모터 구동 방식일 수 있습니다. 일부 제조업체는 수정 없이 구현 가능한 완전 기성형 직교 로봇을 제공합니다. 다른 제조업체는 다양한 구성 요소를 모듈 형태로 제공하여 사용자가 특정 사용 사례에 따라 이러한 모듈을 조합하여 구현할 수 있도록 합니다.

로봇 팔 자체에 "시각" 기능이 탑재될 수도 있고, 작동 시 "맹인"으로 작동될 수도 있습니다. 광 센서나 카메라에 부착하여 동작을 실행하기 전에 물체를 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 데카르트 로봇은 실험실에서 샘플을 채취하고 옮기는 데 사용될 수 있습니다. 컴퓨터 지원 시각 기능을 사용하여 시험관, 피펫 또는 슬라이드를 인식하고, 팔은 카메라에서 전달되는 위치 데이터에 따라 물체를 잡을 수 있습니다.

6축 로봇과 같은 다른 로봇 시스템에 비해 데카르트 로봇의 장점은 프로그래밍이 매우 쉽다는 것입니다. 단일 모션 컨트롤러로 데카르트 로봇의 동작 로직을 처리할 수 있습니다. 로봇은 직선 운동만 하기 때문에 제어가 용이합니다. 데카르트 로봇의 동작 제어를 위해 복잡한 PLC와 마이크로칩이 필요하지 않습니다. 이러한 특징은 로봇의 동작 프로그래밍을 더욱 쉽게 해줍니다.

 

특성 및 장점

직교 로봇은 동급 6축 로봇에 비해 더 높은 가반하중을 운반할 수 있습니다. 이는 선형 로봇의 낮은 비용과 프로그래밍 용이성과 결합되어 다양한 산업 분야에 적합합니다. 지지 스캐폴딩이 있는 직교 로봇인 갠트리 로봇은 더 높은 가반하중을 운반할 수 있습니다. 선형 로봇의 이동 범위는 기존 메커니즘에 호환 모듈을 추가하여 확장할 수 있습니다. 직교 로봇의 이러한 모듈성 덕분에 로봇은 훨씬 더 다재다능하고 산업 환경에서 더 긴 수명을 제공합니다.

직교 로봇은 회전 로봇에 비해 높은 정확도와 정밀도를 자랑합니다. 이는 직선 운동만 가능하고 회전 운동을 할 필요가 없기 때문입니다. 직교 로봇은 마이크로미터(μm) 범위의 공차를 가질 수 있는 반면, 6축 로봇은 일반적으로 밀리미터(mm) 범위의 공차를 가집니다.

 

데카르트 로봇의 응용 분야

다재다능함, 저렴한 비용, 그리고 프로그래밍의 용이성 덕분에 데카르트 로봇은 산업 현장의 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 몇 가지를 살펴보겠습니다.

• 픽앤플레이스:로봇 팔에는 회전형 컨베이어 벨트나 컨베이어 벨트에서 다양한 부품을 식별하는 다양한 비전 장치가 장착되어 있습니다. 로봇 팔은 이러한 부품들을 집어 여러 개의 상자에 분류할 수 있습니다. 집어 올리고 분류하는 작업은 하나의 로봇 팔로 수행할 수 있습니다.
• 프로세스 간 전송:생산 라인에서는 공정 중인 제품을 한 위치에서 다른 위치로 옮겨야 하는 경우가 있습니다. 이는 듀얼 드라이브 리니어 로봇을 사용하여 수행할 수 있습니다. 또한, 나머지 공정에 따라 비전 시스템이나 시간 동기화 기능을 함께 사용할 수 있습니다.
• 조립 시스템:제품 부품을 조립하기 위해 동일한 단계를 계속 반복해야 하는 경우 선형 로봇을 사용하여 해당 작업을 자동화할 수 있습니다.
• 접착제 및 실런트의 적용:많은 생산 공정에서 부품 사이에 접착제나 실란트를 도포하는 과정이 포함됩니다. 이는 대형 자동차 제조부터 소형 전자 제품 생산까지 다양한 분야에 사용됩니다. 접착제와 실란트는 매우 정밀한 양으로 정확한 위치에 도포되어야 합니다. 선형 로봇의 로봇 팔은 고정밀 유체 디스펜서와 연결되어 접착제와 실란트를 매우 정확하게 도포할 수 있습니다.
• 팔레타이징 및 팔레타이징 해제:포장은 팔레트를 사용하여 상품을 쉽게 운반합니다. 직교 로봇은 팔레트에 제품을 놓고 팔레트에서 꺼내는 작업을 모두 자동화하는 데 사용할 수 있습니다.
• CNC 공작 기계:컴퓨터 수치 제어 기반 기계는 엔지니어링 설계 소프트웨어에서 작성된 설계에 따라 제품을 생산하는 데 사용됩니다. CNC 기계는 로봇 팔에 다양한 공구가 부착된 선형 로봇을 널리 사용합니다.
• 정밀 점용접:특정 제조 공정에는 특수 용접이 필요합니다. 용접 암이 장착된 선형 로봇은 작업 표면의 정밀한 위치에 정확한 용접을 수행할 수 있습니다. 마이크로미터(μm) 단위의 높은 허용 오차는 이러한 용도에 유용합니다.

선형 로봇은 이 외에도 다양한 산업 분야에 활용될 수 있습니다. 여기에는 약제 분배, 조립 및 시험 기반 기계, 삽입 장치, 적재 장치, 밀봉 자동화, 자재 취급, 보관 및 회수, 절단, 스크라이빙, 분류 등이 포함됩니다.