Kartezyen koordinat geometrisi, üç boyutlu uzayı basit ve anlaşılması kolay bir sayısal sisteme dönüştürmek için mükemmel bir yöntemdir. Üç boyutlu uzay için Kartezyen sistemde, birbirine dik (ortogonal eksenler) ve orijinde kesişen 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) şeklinde üç sayı ile temsil edilir. X, noktanın orijinden x ekseni boyunca uzaklığını, y, orijinden y ekseni boyunca uzaklığını ve z, orijinden z ekseni boyunca uzaklığını temsil eder.

Kartezyen (Gantry) Robotlar

Hareket için doğrusal eksenler kullanan mekatronik robotlara Kartezyen robotlar, doğrusal robotlar veya portal robotlar denir. Portal robotlar, portal vinçlere benzer ve benzer şekilde çalışır. Ancak portal robotlar yalnızca kaldırma ve taşıma işlevleriyle sınırlı değildir. Gereksinimlere göre özel işlevlere sahip olabilirler.

Kartezyen robotlar, yatay düzlemdeki hareketi kontrol eden bir üst yapıya ve dikey hareketi sağlayan bir robot koluna sahiptir. XY veya XYZ eksenlerinde hareket edecek şekilde tasarlanabilirler. Robot kolu iskele üzerine yerleştirilir ve yatay düzlemde hareket ettirilebilir. Robot kolunun ucuna, kullanıldığı fonksiyona bağlı olarak bir efektör veya takım tezgahı takılıdır.

Kartezyen robotlar ve portal robotlar birbirinin yerine kullanılsa da, portal robotlar genellikle iki x eksenine sahipken, Kartezyen robotlar (konfigürasyona göre) iki/üç eksenden yalnızca birine sahip olacaktır.

 

Nasıl Çalışırlar?

Kartezyen robotlar genellikle servo motor tahrikleri aracılığıyla yalnızca doğrusal hareket ederler. Kullanılan doğrusal aktüatörler, özel uygulamaya göre çeşitli biçimlerde olabilir. Tahrik sistemi kayış tahrikli, kablo tahrikli, vidalı tahrikli, pnömatik tahrikli, kremayer dişli tahrikli veya doğrusal motor tahrikli olabilir. Bazı üreticiler, herhangi bir değişiklik yapılmadan uygulanabilen tamamen önceden üretilmiş Kartezyen robotlar sunmaktadır. Diğer üreticiler ise farklı bileşenleri modüller halinde sunarak, kullanıcının bu modüllerin bir kombinasyonunu kendi özel kullanım durumuna göre uygulamasına olanak tanır.

Robotik kollar, operasyonlar sırasında "görsel" yeteneklerle donatılabilir veya "kör" olabilirler. Bir eylemi gerçekleştirmeden önce nesneleri tanımlamak için ışık sensörlerine veya kameralara bağlanabilirler. 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, programlanmalarının çok kolay olmasıdır. Tek bir hareket kontrolcüsü, Kartezyen bir robotun hareket mantığını yönetebilir. Robotlar yalnızca doğrusal hareket eder, bu da kontrol kolaylığı sağlar. Kartezyen robotların hareket kontrolü için karmaşık bir PLC ve mikroçip dizisine gerek yoktur. Aynı özellik, robotun hareketinin programlanmasını da kolaylaştırır.

 

Özellikler ve Avantajlar

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

Kartezyen robotlar, döner robotlara kıyasla yüksek düzeyde doğruluk ve hassasiyet sergilerler. Bunun nedeni, yalnızca doğrusal harekete sahip olmaları ve döner hareketi karşılamaya ihtiyaç duymamalarıdır. Kartezyen robotlar mikrometre (μm) aralığında toleranslara sahip olabilirken, altı eksenli robotlar genellikle milimetre (mm) aralığında toleranslara sahiptir.

 

Kartezyen Robotlar için Uygulamalar

Çok yönlülükleri, düşük maliyetleri ve programlama kolaylıkları, Kartezyen robotları endüstriyel ortamlardaki birçok uygulama için uygun hale getiriyor. Bunlardan bazılarına göz atalım.

• Seç ve yerleştir:Robotik kol, bir döner bant veya konveyör bant üzerindeki farklı bileşenleri tanımlamak için bir tür görüntüleme cihazıyla donatılmıştır. Kol, bu nesneleri alabilir ve farklı kutulara ayırabilir. Alma ve ayırma işlemi tek bir robotik kol tarafından yapılabilir.
• Süreçten sürece aktarım:Üretim hattında, işlemdeki malların bir yerden başka bir yere taşınması gereken durumlar olacaktır. Bu işlem, çift tahrikli doğrusal robotlar kullanılarak gerçekleştirilebilir. Sürecin geri kalanına bağlı olarak, bu robotlar görüş sistemleri veya zaman senkronizasyonu ile birlikte kullanılabilir.
• Montaj sistemi:Bir ürünün parçalarını birleştirmek için aynı adımların tekrar tekrar tekrarlanması gerektiğinde, doğrusal robotlar bu görevleri otomatikleştirmek için kullanılabilir.
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık malzemelerinin uygulanması:Birçok üretim sürecinde parçalar arasına yapıştırıcı veya sızdırmazlık malzemesi uygulanması gerekir. Bu, büyük otomobil üretiminden küçük elektronik cihaz üretimine kadar birçok alanda kullanılır. Yapıştırıcılar ve sızdırmazlık malzemeleri çok hassas miktarlarda ve doğru yere uygulanmalıdır. Doğrusal robotun robotik kolu, yüksek hassasiyetli bir sıvı dağıtıcıya bağlanabilir ve yapıştırıcılar ve sızdırmazlık malzemeleri yüksek doğrulukla uygulanabilir.
• Paletleme ve paletten çıkarma:Paketleme, malların kolaylıkla taşınması için paletleri kullanır. Kartezyen robotlar, ürünlerin paletlere yerleştirilmesi ve paletlerden alınması işlemlerini otomatikleştirmek için kullanılabilir.
• CNC tezgah takımları:Bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) tabanlı makineler, mühendislik tasarım yazılımlarında yapılan tasarımlara göre ürünler üretmek için kullanılır. CNC makinelerinde, robot kollarına takılı farklı aletlere sahip doğrusal robotlar yaygın olarak kullanılır.
• Hassas nokta kaynağı:Bazı üretim süreçlerinde özel kaynak işlemleri gereklidir. Kaynak kollu lineer robotlar, iş yüzeyinde hassas noktalarda doğru kaynaklar gerçekleştirebilir. Mikrometre (μm) aralığındaki yüksek tolerans seviyesi, bu tür uygulamalarda faydalıdır.

Doğrusal robotlar için daha birçok endüstriyel uygulama alanı bulunmaktadır. Bunlar arasında dağıtım ajanları, montaj ve test taban makineleri, yerleştirme üniteleri, istifleme cihazları, sızdırmazlık otomasyonu, malzeme taşıma, depolama ve geri alma, kesme, çizme ve sıralama yer almaktadır.