Kartezyen koordinat geometrisi, üç boyutlu uzayı basit, anlaşılması kolay bir sayısal sistemde haritalamak için mükemmel bir yöntemdir. Üç boyutlu uzay için Kartezyen sisteminde, birbirine dik (ortogonal eksenler) olan ve orijinde buluşan üç koordinat ekseni vardır.

Üç eksen genellikle x ekseni, y ekseni ve z ekseni olarak adlandırılır. Üç boyutlu uzaydaki herhangi bir nokta (x, y, z) olarak üç sayı ile gösterilir. X, noktanın x ekseni boyunca orijinden uzaklığını, y, y ekseni boyunca orijinden uzaklığını ve z, z ekseni boyunca orijinden uzaklığını gösterir.

Kartezyen (Gantry) Robotlar

Hareket için doğrusal eksenler kullanan mekatronik robotlara Kartezyen robotlar, doğrusal robotlar veya gantry robotlar denir. Gantry robotlar gantry vinçlere benzer görünür ve benzer şekilde çalışır. Ancak gantry robotlar kaldırma ve taşıma işlevleriyle sınırlı değildir. Gereksinimlere göre özel işlevselliğe sahip olabilirler.

Kartezyen robotlar, yatay düzlemdeki hareketi kontrol eden bir üst yapıya ve hareketi dikey olarak çalıştıran bir robotik kola sahiptir. Xy eksenlerinde veya Xyz eksenlerinde hareket edecek şekilde tasarlanabilir. Robotik kol iskeleye yerleştirilir ve yatay düzlemde hareket ettirilebilir. Robotik kolun, kullanıldığı işleve bağlı olarak kolun ucuna takılı bir efektör veya makine aleti vardır.

Kartezyen robotlar ve portal robotlar birbirinin yerine kullanılsa da, portal robotların genellikle iki x ekseni bulunurken, Kartezyen robotların her iki/üç eksenden yalnızca bir tanesi bulunur (yapılandırmaya göre).

 

Nasıl Çalışırlar?

Kartezyen robotlar yalnızca doğrusal hareketle, genellikle servomotor tahrikleriyle hareket eder. Kullanılan doğrusal aktüatörler, belirli uygulamaya göre çeşitli biçimlerde olabilir. Tahrik sistemi kayış tahrikli, kablo tahrikli, vida tahrikli, pnömatik tahrikli, kremayer ve pinyon tahrikli veya doğrusal motor tahrikli olabilir. Bazı üreticiler, herhangi bir değişiklik yapılmadan uygulanabilen tamamen önceden yapılmış Kartezyen robotlar sağlar. Diğer üreticiler, kullanıcının bu modüllerin bir kombinasyonunu belirli kullanım durumlarına göre uygulamasına olanak tanıyan farklı bileşenleri modüller olarak sunar.

Robotik kollar kendileri "görüş" ile donatılabilir veya operasyonlarda "kör" olabilir. Bir eylemi gerçekleştirmeden önce nesneleri tanımlamak için ışık sensörlerine veya kameralara takılabilirler. Örneğin, Kartezyen robotlar laboratuvarlarda numuneleri almak ve taşımak için kullanılabilir. Bilgisayar destekli görüş, test tüpünü, pipetleri veya slaytları tanımak için kullanılabilir ve kol, kameradan iletilen konum verilerine göre nesneyi kavrayabilir.

Kartezyen robotların altı eksenli robotlar gibi diğer robotik sistemlere göre avantajı, programlanmasının çok kolay olmasıdır. Tek bir hareket kontrolörü, bir Kartezyen robot için hareket mantığını yönetebilir. Robotlar yalnızca doğrusal harekete sahiptir ve bu da kontrolü kolaylaştırır. Kartezyen robotların hareket kontrolü için karmaşık bir PLC ve mikroçip dizisine gerek yoktur. Aynı özellik, robotun hareketinin programlanmasını kolaylaştırır.

 

Özellikler ve Avantajlar

Kartezyen robotlar, eşdeğer altı eksenli robotlara kıyasla daha yüksek bir yük taşıma kapasitesine sahiptir. Bu, doğrusal robotlar için daha düşük maliyet ve programlama kolaylığıyla birleştiğinde, onları çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir. Temelde destekleyici iskeleye sahip Kartezyen robotlar olan gantry robotlar, daha da yüksek yükleri taşıyabilir. Doğrusal robotlar için hareket aralığı, mevcut mekanizmaya uyumlu modüller eklenerek genişletilebilir. Kartezyen robotlardaki bu modülerlik, onları çok daha çok yönlü hale getirir ve endüstriyel bir ortamda daha uzun ömürlüdür.

Kartezyen robotlar ayrıca döner muadillerine kıyasla yüksek düzeyde doğruluk ve hassasiyet sergiler. Bunun nedeni, yalnızca doğrusal harekete sahip olmaları ve döner harekete uyum sağlamalarına gerek olmamasıdır. Kartezyen robotlar mikron (μm) aralığında toleranslara sahip olabilirken, altı eksenli robotlar genellikle milimetre (mm) aralığında toleranslara sahiptir.

 

Kartezyen Robotlar için Uygulamalar

Çok yönlülük, düşük maliyet ve programlama kolaylığı, Kartezyen robotları endüstriyel ortamlardaki birçok uygulama için uygulanabilir hale getirir. Bunlardan bazılarını inceleyelim.

• Seç ve yerleştir:Robotik kol, bir karusel veya konveyör bandından farklı bileşenleri tanımlamak için bir çeşit görme cihazıyla donatılmıştır. Kol, bu nesneleri alıp farklı kutulara ayırabilir. Toplama ve ayırma tek bir robotik kol tarafından yapılabilir.
• İşlemden işleme aktarım:Bir üretim hattında, süreçteki malların bir yerden başka bir yere aktarılması gereken durumlar olacaktır. Bu, çift tahrikli doğrusal robotlar kullanılarak yapılabilir. Sürecin geri kalanına bağlı olarak görüş sistemleri veya zaman senkronizasyonuyla kullanılabilirler.
• Montaj sistemi:Bir ürünün parçalarını bir araya getirmek için aynı adımların defalarca tekrarlanması gerektiğinde, görevleri otomatikleştirmek için doğrusal robotlar kullanılabilir.
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık malzemelerinin uygulanması:Birçok üretim süreci, parçalar arasında yapıştırıcı veya sızdırmazlık maddesi uygulamasını içerir. Büyük otomobil üretiminden küçük elektronik alet üretimine kadar kullanılır. Yapıştırıcılar ve sızdırmazlık maddeleri çok hassas miktarlarda ve doğru yerde uygulanmalıdır. Doğrusal robotun robotik kolu, yüksek hassasiyetli bir sıvı dağıtıcısına bağlanabilir ve yapıştırıcılar ve sızdırmazlık maddeleri yüksek doğrulukla uygulanabilir.
• Paletleme ve paletten çıkarma:Paketleme, malları kolayca taşımak için paletleri kullanır. Kartezyen robotlar, hem ürünleri paletlere yerleştirmeyi hem de paletlerden almayı otomatikleştirmek için kullanılabilir.
• CNC takım tezgahları:Mühendislik tasarım yazılımlarında yapılan tasarımlara göre ürünlerin oluşturulmasında bilgisayar sayısal kontrol tabanlı makineler kullanılır. CNC makineleri, robotik kollara takılı farklı araçlara sahip doğrusal robotları yaygın olarak kullanır.
• Hassas nokta kaynağı:Belirli üretim süreçlerinde özel kaynaklama gereklidir. Kaynak kollarına sahip doğrusal robotlar, çalışma yüzeyindeki hassas konumlarda doğru kaynaklar elde edebilir. Mikron (μm) aralığındaki yüksek tolerans seviyesi bu tür uygulamalarda faydalıdır.

Lineer robotlar için çok daha fazla endüstriyel uygulama vardır. Bunlara dağıtım maddeleri, montajcı ve test edici taban makineleri, yerleştirme üniteleri, istifleme cihazları, sızdırmazlık otomasyonu, malzeme elleçleme, depolama ve alma, kesme, çizme ve sıralama dahildir.