Las aplicaciones de recogida y colocación, como las de laboratorio, se benefician de la construcción en voladizo, ya que los componentes son fácilmente accesibles. Los robots de pórtico son robots de coordenadas cartesianas con elementos horizontales apoyados en ambos extremos; físicamente, son similares a las grúas de pórtico, que no son necesariamente robots. Los robots de pórtico suelen ser gigantescos y capaces de transportar cargas pesadas.

Diferencia entre robots de pórtico y cartesianos

Un robot cartesiano tiene un actuador lineal en cada eje, mientras que un robot de pórtico tiene dos ejes base (X) y un segundo eje (Y) que los abarca. Este diseño evita que el segundo eje esté en voladizo (más sobre esto más adelante) y permite longitudes de carrera aún mayores en los pórticos y una mayor carga útil en comparación con los robots cartesianos.

Los robots cartesianos más comunes utilizan el diseño de doble guía porque ofrece una mejor protección contra cargas de momento. Sin embargo, los ejes con guías lineales dobles ocupan más espacio que los ejes con una sola guía. En comparación, los sistemas de doble guía suelen ser cortos (en dirección vertical) y pueden eliminar la interacción con otras áreas de la máquina. El argumento es que el tipo de ejes elegido influye no solo en la eficiencia del sistema cartesiano, sino también en el espacio ocupado.

Actuadores robóticos cartesianos

Si un mecanismo cartesiano es la mejor opción, el siguiente factor de diseño suele ser la unidad de control del actuador, que puede ser un sistema de perno, tornillo o neumático. Los actuadores lineales suelen estar disponibles con guía lineal simple o doble, según el sistema de accionamiento.

Control y gestión de cables

El control por cable es otra característica esencial del diseño de este robot, que a menudo se ignora en las primeras etapas (o simplemente se pospone para etapas posteriores del plan). Para el control del aire (para ejes neumáticos), la entrada del codificador (para ejes cartesianos servoaccionados), los sensores y otros aparatos eléctricos, cada eje utiliza varios cables.

Cuando los sistemas y componentes se conectan a través de la Internet industrial de las cosas (IIoT), los métodos y herramientas utilizados para vincularlos se vuelven mucho más críticos y ambos tubos, cables y conectores deben enrutarse de manera adecuada y recibir mantenimiento para evitar una fatiga prematura por flexión indebida o interrupciones por interferencia con otros componentes del dispositivo.

El tipo y la cantidad de cables necesarios, así como la complejidad de la gestión de cables, dependen del tipo de control y protocolo de red. Tenga en cuenta que el portacables, las bandejas o las carcasas del sistema de gestión de cables afectarán las mediciones del sistema, por lo que debe asegurarse de que no haya conflictos con el sistema de cableado ni con el resto de los componentes robóticos.

Controles de robots cartesianos

Los robots cartesianos son el método preferido para realizar movimientos punto a punto, pero también pueden realizar movimientos complejos interpolados y contorneados. El tipo de movimiento necesario especificará el dispositivo de control, el protocolo de red, la HMI y otros componentes de movimiento más adecuados para el sistema.

Si bien estos componentes se ubican independientemente de los ejes del robot, en su mayoría, afectarán los motores, cables y otros componentes eléctricos necesarios en el eje. Estos elementos en el eje influirían en las dos primeras consideraciones de diseño: posicionamiento y control de cables.

Como resultado, el proceso de diseño se cierra, resaltando la importancia de construir un robot cartesiano como un dispositivo electromecánico interconectado en lugar de un conjunto de partes mecánicas conectadas a hardware y software eléctricos.

Envolvente de trabajo del robot cartesiano

Las distintas configuraciones de robot producen distintas formas de área de trabajo. Esta área de trabajo es crucial al elegir un robot para una aplicación específica, ya que especifica el área de trabajo del manipulador y del efector final. Para diversos propósitos, se debe tener cuidado al estudiar la área de trabajo de un robot:

1. La envolvente de trabajo es la cantidad de trabajo que puede alcanzar un punto en el extremo del brazo robótico, que suele ser el centro de los montajes de los efectores finales. No tiene instrumentos ni piezas de trabajo pertenecientes al efector final.

2. A veces, existen zonas dentro del área de operación a las que el brazo robótico no puede acceder. Se denominan zonas muertas a ciertas regiones.
La capacidad máxima de carga útil citada solo se puede lograr con dichas longitudes de brazo, que pueden o no alcanzar el alcance máximo.

3. La envolvente operativa de la configuración cartesiana es un prisma rectangular. Dentro de la envolvente operativa, no hay zonas muertas y el robot puede manipular toda la carga útil en todo el volumen de trabajo.