Un robot de coordenadas cartesianas (también llamado robot lineal ) es un robot industrial cuyos tres ejes principales de control son lineales (es decir, se mueven en línea recta en lugar de rotar) y están en ángulos rectos entre sí. [1] Las tres articulaciones deslizantes corresponden al movimiento de la muñeca hacia arriba y hacia abajo, adentro y afuera, adelante y atrás. Entre otras ventajas, esta disposición mecánica simplifica la solución del brazo de control del robot . Tiene alta confiabilidad y precisión al operar en el espacio tridimensional. [2] Como sistema de coordenadas de robot, también es eficaz para el desplazamiento horizontal y para apilar contenedores. [3]
Los robots tienen mecanismos que consisten en enlaces rígidos conectados entre sí por articulaciones con movimiento lineal (prismático P ) o rotatorio (revolutivo R ), o combinaciones de los dos. [4] [5] Las articulaciones prismáticas activas P y revolutivas activas R son impulsadas por motores bajo control programable para manipular objetos para realizar tareas automatizadas complejas. El movimiento lineal de las articulaciones prismáticas activas P puede ser impulsado por motores rotatorios a través de engranajes o poleas. Los robots de coordenadas cartesianas están controlados por articulaciones prismáticas activas P mutuamente perpendiculares que están alineadas con los ejes X, Y, Z de un sistema de coordenadas cartesianas . [6] [7] Aunque no son estrictamente 'robots', otros tipos de manipuladores , como las máquinas controladas numéricamente por computadora (CNC), las impresoras 3D o los trazadores de lápiz , también tienen la misma disposición mecánica de articulaciones prismáticas activas P mutuamente perpendiculares.
Una sola cadena de eslabones y articulaciones conecta un objeto en movimiento a una base de manipuladores en serie . Varias cadenas (extremidades) conectan el objeto en movimiento a la base de manipuladores paralelos . [8] La mayoría de los robots de coordenadas cartesianas son completamente seriales o una combinación de eslabones conectados en serie y en paralelo. Sin embargo, hay algunos robots de coordenadas cartesianas que están completamente conectados en paralelo . [9] [10] [11]
Dado que están impulsados por articulaciones prismáticas activas lineales P , los robots de coordenadas cartesianas generalmente manipulan objetos con solo T grados de libertad de traslación lineal . Sin embargo, algunos robots de coordenadas cartesianas también tienen R grados de libertad de rotación . [12]
Cada eje de un robot de coordenadas cartesianas es típicamente una etapa lineal que consiste en un actuador lineal geométricamente paralelo con cojinetes lineales . El actuador lineal está típicamente entre dos cojinetes lineales espaciados entre sí para soportar cargas de momento . Dos etapas lineales perpendiculares apiladas una sobre otra forman una mesa XY . Ejemplos de mesas XY incluyen los ejes XY de fresadoras o etapas de posicionamiento de precisión. Al menos una de las etapas lineales de los robots de coordenadas cartesianas en voladizo se apoya en un solo extremo. La construcción en voladizo proporciona accesibilidad a las piezas para aplicaciones de recogida y colocación, como la automatización de laboratorio , por ejemplo. Los robots de coordenadas cartesianas con el miembro horizontal apoyado en ambos extremos a veces se denominan robots de pórtico; mecánicamente, se parecen a las grúas de pórtico , aunque estas últimas no son generalmente robots. Los robots de pórtico suelen ser bastante grandes y pueden soportar cargas pesadas.
Las aplicaciones más populares de los robots de coordenadas cartesianas son las máquinas de control numérico por computadora ( máquinas CNC ) y la impresión 3D . La aplicación más simple se utiliza en fresadoras y plotters , donde una herramienta como una fresadora o un bolígrafo se traslada a través de un plano XY y se eleva y baja sobre una superficie para crear un diseño preciso.
Las máquinas de selección y colocación son otra aplicación de los robots de coordenadas cartesianas. Por ejemplo, los robots cartesianos de pórtico elevado se utilizan para la carga y descarga continua de piezas en líneas de producción de tornos CNC , realizando operaciones de selección y colocación de cargas pesadas en 3 ejes (X, Y, Z) con un rendimiento de alta velocidad y una alta precisión de posicionamiento. En general, los robots cartesianos de pórtico elevado son adecuados para muchos sistemas de automatización . [13]