Aplicações do tipo "pegar e colocar", como em laboratórios, se beneficiam da construção em balanço, pois os componentes são facilmente acessíveis. Robôs de pórtico são robôs de coordenadas cartesianas com elementos horizontais apoiados em ambas as extremidades; fisicamente, são semelhantes a guindastes de pórtico, que não são necessariamente robôs. Robôs de pórtico costumam ser gigantescos e capazes de transportar cargas pesadas.

Diferença entre robôs Gantry e cartesianos

Um robô cartesiano possui um atuador linear em cada eixo, enquanto um robô de pórtico possui dois eixos base (X) e um segundo eixo (Y) que os atravessa. Este design impede que o segundo eixo fique em balanço (falaremos mais sobre isso posteriormente) e permite cursos ainda maiores nos pórticos e maior capacidade de carga útil em comparação com o robô cartesiano.

Os robôs cartesianos mais comuns utilizam o projeto de guia dupla porque ele oferece proteção superior para cargas radiais (de momento); no entanto, eixos com guias lineares duplas ocupam uma área maior do que eixos com guia única. Em comparação, os sistemas de guia dupla geralmente são mais curtos (na direção vertical) e podem eliminar a interação com outras áreas da máquina. O argumento é que o tipo de eixo escolhido afeta não apenas a eficiência do sistema cartesiano, mas também a área total do eixo.

Atuadores de robôs cartesianos

Se um mecanismo cartesiano for a melhor escolha, o fator de projeto a seguir geralmente é a unidade de controle do atuador, que pode ser um sistema de acionamento por parafuso, porca ou pneumático. Atuadores lineares geralmente estão disponíveis com guia linear simples ou dupla, dependendo do sistema de acionamento.

Controle e gerenciamento de cabos

O controle por cabos é outra característica essencial deste projeto de robô, frequentemente ignorada nos estágios iniciais (ou simplesmente adiada para etapas posteriores do projeto). Para controle, ar (para eixos pneumáticos), entrada do encoder (para cartesianos servoacionados), sensor e outros dispositivos elétricos, cada eixo envolve vários cabos.

Quando sistemas e componentes são conectados por meio da Internet Industrial das Coisas (IIoT), os métodos e ferramentas usados ​​para conectá-los se tornam muito mais críticos, e esses tubos, fios e conectores devem ser roteados adequadamente e mantidos para evitar fadiga prematura por flexão indevida ou interrupção por interferência com outros componentes do dispositivo.

O tipo e a quantidade de cabos necessários, bem como a sofisticação do gerenciamento de cabos, são determinados pelo tipo de controle e pelo protocolo de rede. Observe que o condutor de cabos, as bandejas ou os alojamentos do sistema de gerenciamento de cabos afetarão as medições totais do sistema, portanto, certifique-se de que não haja conflito com o sistema de cabeamento e os demais componentes robóticos.

Controles de robôs cartesianos

Robôs cartesianos são o método preferido para realizar movimentos ponto a ponto, mas também podem realizar movimentos complexos interpolados e contornados. O tipo de movimento necessário especificará o melhor dispositivo de controle, protocolo de rede, IHM e outros componentes de movimento para o sistema.

Embora esses componentes estejam localizados independentemente dos eixos do robô, em sua maioria, eles terão impacto nos motores, fios e outros componentes elétricos no eixo necessários. Esses elementos no eixo influenciariam as duas primeiras considerações de projeto: posicionamento e controle por cabos.

Como resultado, o processo de design fecha o ciclo, enfatizando a importância de construir um robô cartesiano como um dispositivo eletromecânico interconectado, em vez de um conjunto de peças mecânicas conectadas a hardware e software elétricos.

Envelope de trabalho do robô cartesiano

Diferentes configurações de robôs produzem formatos distintos de envelope de trabalho. Este envelope de trabalho é crucial na escolha de um robô para uma aplicação específica, pois especifica a área de trabalho do manipulador e do efetor final. Para uma infinidade de propósitos, deve-se ter cuidado ao estudar o envelope de trabalho de um robô:

1. O envelope de trabalho é a quantidade de trabalho que pode ser alcançada por um ponto na extremidade do braço robótico, que normalmente é o meio dos arranjos de montagem dos efetores finais. Ele não possui instrumentos ou peças de trabalho pertencentes ao efetor final.

2. Às vezes, há locais dentro do envelope operacional que o braço do robô não consegue acessar. Zonas mortas são o nome dado a regiões específicas.
A capacidade máxima de carga citada só é alcançável em tais comprimentos de braço, que podem ou não atingir o alcance máximo.

3. O envelope operacional da configuração cartesiana é um prisma retangular. Dentro do envelope operacional, não há zonas mortas e o robô pode manipular toda a carga útil em todo o volume de trabalho.