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: (x, y, z). X representa a distância do ponto à origem ao longo do eixo x, y representa a distância à origem ao longo do eixo y e z representa a distância à origem ao longo do eixo z.

Robôs cartesianos (pórtico)

Robôs mecatrônicos que utilizam eixos lineares para movimentação são chamados de robôs cartesianos, robôs lineares ou robôs pórticos. Os robôs pórticos são semelhantes a pontes rolantes e operam de maneira similar. No entanto, os robôs pórticos não se limitam a funções de elevação e movimentação. Eles podem ter funcionalidades personalizadas de acordo com a necessidade.

Os robôs cartesianos possuem uma estrutura superior que controla o movimento no plano horizontal e um braço robótico que realiza o movimento vertical. Eles podem ser projetados para se mover nos eixos xy ou xyz. O braço robótico é posicionado sobre um andaime e pode ser movimentado no plano horizontal. Dependendo da função a ser desempenhada, o braço robótico possui um atuador ou uma ferramenta de usinagem acoplado à sua extremidade.

Embora os termos robôs cartesianos e robôs pórticos sejam usados ​​de forma intercambiável, os robôs pórticos geralmente possuem dois eixos x, enquanto os robôs cartesianos possuem apenas um de cada um dos dois ou três eixos (dependendo da configuração).

 

Como eles funcionam?

Os robôs cartesianos movem-se apenas por meio de movimento linear, geralmente através de acionamentos por servomotores. Os atuadores lineares utilizados podem ter diversas formas, dependendo da 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 quaisquer modificações. Outros fabricantes oferecem diferentes componentes como módulos, permitindo ao usuário implementar uma combinação desses módulos de acordo com sua necessidade específica.

Os próprios braços robóticos podem ser equipados com "visão" ou operar "sem visão". 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 pegar e mover amostras. A visão computacional 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 a facilidade de programação. Um único controlador de movimento pode gerenciar a lógica de movimentação de um robô cartesiano. Esses robôs possuem apenas movimento linear, o que facilita o controle. Não há necessidade de um conjunto complexo de PLCs e microchips para o controle de movimento dos robôs cartesianos. Essa mesma característica contribui para simplificar a programação dos movimentos do robô.

 

Características e vantagens

Os robôs cartesianos possuem uma capacidade de carga útil superior à dos robôs lineares de seis eixos equivalentes. Essa característica, aliada ao menor custo e à facilidade de programação dos robôs lineares, os torna adequados para uma ampla variedade de aplicações industriais. Os robôs pórticos, que são essencialmente robôs cartesianos com uma estrutura de suporte, podem transportar cargas ainda maiores. O alcance de movimento dos robôs lineares pode ser ampliado com a adição de módulos compatíveis ao mecanismo existente. Essa modularidade dos robôs cartesianos os torna muito mais versáteis e lhes confere uma vida útil mais longa em um 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 possuírem apenas movimento linear e não necessitarem de 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 baixo custo e a facilidade de programação tornam os robôs cartesianos viáveis ​​para muitas aplicações em ambientes industriais. Vejamos algumas delas.

• Selecionar e posicionar:O braço robótico está equipado com algum tipo de dispositivo de visão para identificar diferentes componentes em um carrossel ou esteira transportadora. O braço pode pegar esses objetos e separá-los em diferentes recipientes. A coleta e o armazenamento podem ser feitos por um único braço robótico.
• Transferência de processo para processo:Em uma linha de produção, haverá momentos em que os produtos em processo precisarão ser transferidos de um local para outro. Isso pode ser feito usando robôs lineares de dupla tração. 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 diversas 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 peças. Essa técnica é utilizada desde a fabricação de grandes automóveis até a produção de pequenos dispositivos eletrônicos. Adesivos e selantes devem ser aplicados em quantidades muito precisas e no local correto. O braço robótico de um robô linear pode ser conectado a um dispensador de fluidos de alta precisão, permitindo a aplicação de adesivos e selantes com grande exatidão.
• Paletização e despaletização:Na embalagem, utilizam-se paletes para transportar mercadorias com facilidade. Robôs cartesianos podem ser usados ​​para automatizar tanto a colocação dos produtos nos paletes quanto a sua retirada.
• Ferramentas para máquinas CNC:Máquinas baseadas em controle numérico computadorizado (CNC) são usadas para criar produtos de acordo com projetos elaborados em softwares de engenharia. As máquinas CNC utilizam amplamente robôs lineares com diferentes ferramentas acopladas aos braços robóticos.
• Soldagem por pontos de precisão:Em certos processos de fabricação, são necessárias soldagens especializadas. Robôs lineares com braços de soldagem podem realizar soldas precisas em locais exatos 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. Estas incluem dispensadores de agentes, máquinas de montagem e teste, unidades de inserção, dispositivos de empilhamento, automação de selagem, manuseio de materiais, armazenamento e recuperação, corte, marcação e classificação.