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 coordenados que são perpendiculares entre si (eixos ortogonais) e 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 da 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 (pórtico)

Os robôs mecatrônicos que usam eixos lineares para movimento são chamados de robôs cartesianos, robôs lineares ou robôs de pórtico. Os robôs de pórtico são semelhantes aos guindastes de pórtico e operam de forma semelhante. Mas os robôs de pórtico não estão limitados às funções de elevação e movimentação. Eles podem ter funcionalidades personalizadas de acordo com a necessidade.

Os robôs cartesianos possuem uma estrutura suspensa que controla o movimento no plano horizontal e um braço robótico que aciona o movimento verticalmente. Eles podem ser projetados para se mover em eixos xy ou eixos xyz. O braço robótico é colocado no andaime e pode ser movido no plano horizontal. O braço robótico possui um efetor ou máquina-ferramenta fixada na extremidade do braço dependendo da função onde é utilizado.

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

 

Como eles funcionam?

Os robôs cartesianos se movem apenas por meio de movimento linear, geralmente por meio de acionamentos de servomotores. Os atuadores lineares utilizados podem ter diversos formatos de acordo com a aplicação específica. O sistema de acionamento pode ser acionado por correia, acionado por cabo, acionado por parafuso, acionado por pneumático, acionado por cremalheira e pinhão ou acionado por motor linear. Alguns fabricantes fornecem robôs cartesianos totalmente pré-fabricados que podem ser implementados sem quaisquer 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” nas 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 auxiliada por computador pode ser usada para reconhecer o tubo 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 os 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 possuem apenas movimento linear, permitindo facilidade de controle. Não há necessidade de um conjunto complexo de PLCs e microchips para o controle de movimento de robôs cartesianos. O mesmo atributo ajuda a facilitar a programação da movimentação do robô.

 

Características e vantagens

Os robôs cartesianos têm uma capacidade de carga útil maior em comparação com seus robôs equivalentes de seis eixos. Isto, combinado com o menor custo e a facilidade de programação de robôs lineares, os torna adequados para uma grande variedade de aplicações industriais. Os 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 maior vida útil em ambiente industrial.

Os robôs cartesianos também exibem 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 há necessidade de acomodar movimento rotativo. Os robôs cartesianos podem ter tolerâncias na faixa de micrômetros (μm), enquanto os 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 muitas 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 pegar esses objetos e classificá-los em caixas diferentes. A colheita e a classificação podem ser feitas por um único braço robótico.
• Transferência de processo para processo:Numa linha de produção haverá casos em que as mercadorias no processo precisam ser transferidas 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 continuamente 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 peças. É usado na fabricação de grandes automóveis e na produção de pequenos dispositivos 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 e adesivos e selantes podem ser aplicados com alta precisão.
• Paletização e despaletização:A embalagem utiliza paletes para transportar mercadorias com facilidade. Os robôs cartesianos podem ser usados ​​para automatizar tanto a colocação de produtos em paletes como a sua retirada dos paletes.
• Máquinas-ferramentas CNC:Máquinas baseadas em controles numéricos de computador são usadas para criar produtos de acordo com projetos feitos em software de projeto de engenharia. As máquinas CNC utilizam amplamente robôs lineares com diferentes ferramentas acopladas aos braços robóticos.
• Soldagem por pontos de precisão:Soldagem especializada é necessária em certos processos de fabricação. Robôs lineares com braços de soldagem podem realizar soldas precisas em locais precisos na superfície de trabalho. O alto nível de tolerância na faixa de micrômetros (μm) é útil em tais aplicações.

Existem muito mais aplicações industriais para robôs lineares. Isso inclui agentes de distribuição, máquinas de base de montagem e teste, unidades de inserção, dispositivos de empilhamento, automação de vedação, manuseio de materiais, armazenamento e recuperação, corte, rascunho e classificação.