데카르트 좌표계는 3차원 공간을 간단하고 이해하기 쉬운 수치 체계로 표현하는 데 매우 효과적인 방법입니다. 3차원 공간을 나타내는 데카르트 좌표계에서는 서로 수직인 세 개의 좌표축(직교축)이 원점에서 만납니다.

일반적으로 세 축을 x축, y축, z축이라고 합니다. 3차원 공간의 모든 점은 (x, y, z) 세 숫자로 나타낼 수 있습니다. x는 원점에서 x축을 따라 떨어진 거리, y는 원점에서 y축을 따라 떨어진 거리, z는 원점에서 z축을 따라 떨어진 거리를 나타냅니다.

카르테시안(갠트리) 로봇

직선 축을 이용하여 움직이는 메카트로닉 로봇을 카르테시안 로봇, 선형 로봇 또는 갠트리 로봇이라고 합니다. 갠트리 로봇은 갠트리 크레인과 외형 및 작동 방식이 유사하지만, 단순히 물건을 들어 올리고 옮기는 기능에만 국한되지 않습니다. 필요에 따라 다양한 맞춤형 기능을 수행할 수 있습니다.

카르테시안 로봇은 수평면의 움직임을 제어하는 ​​상부 구조와 수직면의 움직임을 구동하는 로봇 팔을 가지고 있습니다. 이러한 로봇은 XY축 또는 XYZ축을 따라 움직이도록 설계될 수 있습니다. 로봇 팔은 지지대에 설치되어 수평면에서 움직일 수 있습니다. 로봇 팔 끝에는 사용 기능에 따라 작동기 또는 공작 기계가 부착됩니다.

카르테시안 로봇과 갠트리 로봇은 종종 혼용되지만, 갠트리 로봇은 일반적으로 두 개의 X축을 가지는 반면, 카르테시안 로봇은 구성에 따라 두 개 또는 세 개의 축 중 각각 하나씩만 가집니다.

 

이것들은 어떻게 작동하나요?

카르테시안 로봇은 일반적으로 서보 모터 구동을 통해 직선 운동만 합니다. 사용되는 선형 액추에이터는 특정 용도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있습니다. 구동 시스템은 벨트 구동, 케이블 구동, 스크류 구동, 공압 구동, 랙앤피니언 구동 또는 선형 모터 구동 방식일 수 있습니다. 일부 제조업체는 별도의 수정 없이 바로 사용할 수 있는 완제품 카르테시안 로봇을 제공합니다. 다른 제조업체는 다양한 구성 요소를 모듈 형태로 제공하여 사용자가 특정 사용 사례에 따라 이러한 모듈을 조합하여 구현할 수 있도록 합니다.

로봇 팔 자체는 "시각 정보"를 탑재할 수도 있고, "시각 정보 없이" 작동할 수도 있습니다. 로봇 팔에는 광 센서나 카메라가 부착되어 동작을 수행하기 전에 물체를 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 직교 좌표계 로봇은 실험실에서 시료를 집거나 옮기는 데 사용될 수 있습니다. 컴퓨터 지원 비전(CAV)을 사용하여 시험관, 피펫 또는 슬라이드를 인식하면, 로봇 팔은 카메라에서 전달된 위치 데이터에 따라 해당 물체를 잡을 수 있습니다.

직교 로봇은 6축 로봇과 같은 다른 로봇 시스템에 비해 프로그래밍이 매우 쉽다는 장점이 있습니다. 직교 로봇은 단일 모션 컨트롤러로 동작 로직을 처리할 수 있습니다. 직선 운동만 가능하기 때문에 제어가 간편합니다. 직교 로봇의 동작 제어를 위해 복잡한 PLC와 마이크로칩 시스템이 필요하지 않습니다. 이러한 특징 덕분에 로봇 동작 프로그래밍이 더욱 쉬워집니다.

 

특징 및 장점

직교 로봇은 동급의 6축 로봇에 비해 더 높은 하중을 운반할 수 있습니다. 이러한 장점과 더불어 저렴한 비용 및 쉬운 프로그래밍 덕분에 직교 로봇은 다양한 산업 분야에 적합합니다. 지지 구조물이 있는 직교 로봇인 갠트리 로봇은 훨씬 더 높은 하중을 운반할 수 있습니다. 직교 로봇은 기존 메커니즘에 호환 가능한 모듈을 추가하여 동작 범위를 확장할 수 있습니다. 이러한 모듈식 설계는 직교 로봇의 활용도를 크게 높이고 산업 현장에서의 수명을 연장시켜 줍니다.

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

 

직교 좌표계 로봇용 애플리케이션

다양한 활용성, 저렴한 비용, 그리고 쉬운 프로그래밍 덕분에 카르테시안 로봇은 산업 현장의 다양한 분야에 적용 가능합니다. 몇 가지 사례를 살펴보겠습니다.

• 골라서 놓으세요:로봇 팔에는 회전식 컨베이어 벨트나 컨베이어 벨트에서 다양한 구성 요소를 식별하기 위한 비전 장치가 장착되어 있습니다. 로봇 팔은 이러한 물체를 집어서 각각 다른 칸에 분류할 수 있습니다. 집어서 분류하는 작업은 하나의 로봇 팔로 수행할 수 있습니다.
• 프로세스 간 전송:생산 라인에서는 공정 중인 제품을 한 위치에서 다른 위치로 옮겨야 하는 경우가 발생합니다. 이는 듀얼 드라이브 방식의 리니어 로봇을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이러한 로봇은 공정의 나머지 단계에 따라 비전 시스템이나 시간 동기화 시스템과 함께 사용할 수 있습니다.
• 조립 시스템:제품 부품을 조립하기 위해 동일한 단계를 반복해야 할 경우, 선형 로봇을 사용하여 작업을 자동화할 수 있습니다.
• 접착제 및 실란트 적용:많은 생산 공정에서 부품 사이에 접착제나 실런트를 도포하는 작업이 포함됩니다. 이는 대형 자동차 제조부터 소형 전자 기기 생산에 이르기까지 광범위하게 사용됩니다. 접착제와 실런트는 매우 정확한 양과 위치에 도포되어야 합니다. 리니어 로봇의 로봇 팔은 고정밀 유체 분배기와 연결되어 접착제와 실런트를 높은 정확도로 도포할 수 있습니다.
• 팔레트 적재 및 하역:포장 작업에서는 팔레트를 사용하여 제품을 쉽게 운반합니다. 카르테시안 로봇은 제품을 팔레트에 싣고 내리는 작업을 모두 자동화하는 데 사용할 수 있습니다.
• CNC 기계 공구:컴퓨터 수치 제어(CNC) 기반 기계는 엔지니어링 설계 소프트웨어로 만든 설계에 따라 제품을 제작하는 데 사용됩니다. CNC 기계는 로봇 팔에 다양한 도구가 부착된 선형 로봇을 널리 사용합니다.
• 정밀 점용접:특정 제조 공정에서는 특수 용접이 필요합니다. 용접 암을 장착한 선형 로봇은 작업 표면의 정확한 위치에 정밀한 용접을 수행할 수 있습니다. 마이크로미터(μm) 범위의 높은 정밀도는 이러한 응용 분야에 매우 유용합니다.

선형 로봇은 산업 현장에서 훨씬 더 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 예를 들어 약제 분배, 조립 및 테스트 장비, 삽입 장치, 적재 장치, 밀봉 자동화, 자재 취급, 보관 및 검색, 절단, 스크라이빙 및 분류 등이 있습니다.