A geometria de coordenadas cartesianas é um excelente método para mapear o espaço tridimensional em um sistema numérico simples e fácil de entender. No sistema cartesiano para o espaço tridimensional, existem três eixos de coordenadas perpendiculares entre si (eixos ortogonais) que se encontram na origem.

Os três eixos são geralmente chamados de eixo x, eixo y e eixo z. Qualquer ponto no espaço tridimensional é representado por três números, como (x, y, z). X representa a distância do ponto à origem ao longo do eixo x, y é a distância da origem ao longo do eixo y e z é a distância da origem ao longo do eixo z.

Robôs cartesianos (pórticos)

Robôs mecatrônicos que utilizam eixos lineares para movimentação são chamados de robôs cartesianos, robôs lineares ou robôs de pórtico. Robôs de pórtico se parecem com guindastes de pórtico e operam de forma semelhante. Mas robôs de pórtico não se limitam a funções de elevação e movimentação. Eles podem ter funcionalidades personalizadas conforme a necessidade.

Robôs cartesianos possuem uma estrutura superior que controla o movimento no plano horizontal e um braço robótico que aciona o movimento verticalmente. Eles podem ser projetados para se mover nos eixos xy ou xyz. O braço robótico é posicionado sobre o andaime e pode ser movido no plano horizontal. O braço robótico possui um efetor ou máquina-ferramenta acoplada à extremidade do braço, dependendo da função em que é utilizado.

Embora robôs cartesianos e robôs de pórtico sejam usados ​​indistintamente, robôs de pórtico geralmente têm dois eixos x, enquanto robôs cartesianos terão apenas um de cada um dos dois/três eixos (de acordo com a configuração).

 

Como eles funcionam?

Robôs cartesianos se movem apenas por meio de movimento linear, geralmente por meio de servomotores. Os atuadores lineares utilizados podem ter diversos formatos, de acordo com a aplicação específica. O sistema de acionamento pode ser por correia, cabo, parafuso, pneumático, cremalheira e pinhão ou motor linear. Alguns fabricantes fornecem robôs cartesianos totalmente pré-fabricados que podem ser implementados sem modificações. Outros fabricantes oferecem diferentes componentes como módulos, permitindo ao usuário implementar uma combinação desses módulos de acordo com seu caso de uso específico.

Os próprios braços robóticos podem ser equipados com "visão" ou podem ser "cegos" durante as operações. Eles podem ser acoplados a sensores de luz ou câmeras para identificar os objetos antes de executar uma ação. Por exemplo, robôs cartesianos podem ser usados ​​em laboratórios para coletar e mover amostras. A visão assistida por computador pode ser usada para reconhecer tubos de ensaio, pipetas ou lâminas, e o braço pode agarrar o objeto de acordo com os dados de posição transmitidos pela câmera.

A vantagem dos robôs cartesianos sobre outros sistemas robóticos, como robôs de seis eixos, é que eles são muito fáceis de programar. Um único controlador de movimento pode lidar com a lógica de movimento de um robô cartesiano. Os robôs têm apenas movimento linear, facilitando o controle. Não há necessidade de um conjunto complexo de CLPs e microchips para o controle de movimento dos robôs cartesianos. Essa mesma característica facilita a programação do movimento do robô.

 

Características e Vantagens

Robôs cartesianos têm maior capacidade de carga útil em comparação com seus robôs equivalentes de seis eixos. Isso, combinado com o menor custo e a facilidade de programação dos robôs lineares, os torna adequados para uma ampla variedade de aplicações industriais. Robôs de pórtico, que são essencialmente robôs cartesianos com andaimes de suporte, podem transportar cargas úteis ainda maiores. A amplitude de movimento dos robôs lineares pode ser ampliada adicionando módulos compatíveis ao mecanismo existente. Essa modularidade dos robôs cartesianos os torna muito mais versáteis e têm uma vida útil mais longa em um ambiente industrial.

Robôs cartesianos também apresentam um alto nível de exatidão e precisão em comparação com seus equivalentes rotativos. Isso se deve ao fato de que eles possuem apenas movimento linear e não precisam acomodar movimento rotativo. Robôs cartesianos podem ter tolerâncias na faixa de micrômetros (μm), enquanto robôs de seis eixos geralmente têm tolerâncias na faixa de milímetros (mm).

 

Aplicações para Robôs Cartesianos

A versatilidade, o menor custo e a facilidade de programação tornam os robôs cartesianos viáveis ​​para diversas aplicações em ambientes industriais. Vamos dar uma olhada em alguns deles.

• Escolha e coloque:O braço robótico é equipado com alguma variação de dispositivo de visão para identificar diferentes componentes de um carrossel ou correia transportadora. O braço pode coletar esses objetos e classificá-los em diferentes compartimentos. A coleta e a classificação podem ser feitas por um único braço robótico.
• Transferência de processo para processo:Em uma linha de produção, haverá casos em que os produtos em processo precisam ser transferidos de um local para outro. Isso pode ser feito usando robôs lineares de acionamento duplo. Eles podem ser usados ​​com sistemas de visão ou sincronização de tempo, dependendo do restante do processo.
• Sistema de montagem:Quando as mesmas etapas precisam ser repetidas várias vezes para montar as peças de um produto, robôs lineares podem ser usados ​​para automatizar as tarefas.
• Aplicação de adesivos e selantes:Muitos processos de produção envolvem a aplicação de adesivos ou selantes entre as peças. É utilizado desde a fabricação de automóveis de grande porte até a produção de pequenos aparelhos eletrônicos. Os adesivos e selantes devem ser aplicados em quantidades muito precisas e no local correto. O braço robótico do robô linear pode ser conectado a um dispensador de fluido de alta precisão, permitindo a aplicação de adesivos e selantes com alta precisão.
• Paletização e despaletização:A embalagem utiliza paletes para transportar mercadorias com facilidade. Robôs cartesianos podem ser usados ​​para automatizar tanto a colocação quanto a retirada de produtos dos paletes.
• Máquinas-ferramentas CNC:Máquinas baseadas em controles numéricos computadorizados são usadas para criar produtos de acordo com projetos elaborados em softwares de engenharia. Máquinas CNC utilizam amplamente robôs lineares com diferentes ferramentas acopladas aos braços robóticos.
• Soldagem a ponto de precisão:Soldagem especializada é necessária em certos processos de fabricação. Robôs lineares com braços de soldagem podem realizar soldas precisas em locais precisos da superfície de trabalho. O alto nível de tolerância na faixa de micrômetros (μm) é útil nessas aplicações.

Existem muitas outras aplicações industriais para robôs lineares. Entre elas, destacam-se: agentes dispensadores, máquinas de montagem e teste, unidades de inserção, dispositivos de empilhamento, automação de selagem, manuseio de materiais, armazenamento e recuperação, corte, riscagem e classificação.