Robotica e automazione/Robot cartesiani

Schema cinematico del robot cartesiano

Un robot cartesiano è un tipo di robot avente i suoi tre assi principali lineari, disposti ad angolo retto tra loro. In questo modo si hanno tre giunti scorrevoli, corrispondenti ai movimenti verso l'alto, verso il basso, verso l'interno e l'esterno. Questa tecnologia meccanica semplifica il sistema di controllo del robot. Inoltre, ha un'elevata affidabilità e precisione quando opera nello spazio tridimensionale.

Configurazioni

I robot hanno meccanismi costituiti da collegamenti rigidi collegati tra loro da giunti con movimento lineari, rotatori o combinazioni di questi due. I giunti vengono azionati da motori programmabili per manipolare oggetti ed eseguire attività automatizzate. Il movimento lineare dei giunti può essere azionato da motori rotanti attraverso ingranaggi o pulegge. I robot a coordinate cartesiane sono controllati da giunti reciprocamente perpendicolari allineati agli assi X, Y, Z di un sistema di coordinate cartesiane.

Sebbene non siano propriamente "robot", anche altri tipi di manipolatori, come le macchine a controllo numerico, le stampanti 3D o i plotter, presentano la stessa disposizione meccanica di giunti perpendicolari.

Topologia dei giunti

Una singola catena di collegamenti e giunti, collega un oggetto in movimento a una base di manipolatori seriali. Catene multiple collegano l'oggetto in movimento alla base dei manipolatori paralleli. La maggior parte dei robot con coordinate cartesiane sono completamente seriali o combinazione di collegamenti seriali e paralleli. Tuttavia, esistono alcuni robot con coordinate cartesiane che sono completamente connessi in parallelo.

Gradi di libertà

Poiché sono azionati da giunti lineari attivi, i robot a coordinate cartesiane solitamente manipolano oggetti con soli N (due o tre) gradi di libertà di traslazione lineare. Tuttavia, alcuni robot con coordinate cartesiane hanno anche gradi di libertà rotazionali

Applicazioni

Le applicazioni più diffuse per i robot a coordinate cartesiane sono le macchine a controllo numerico e la stampa 3D. L'applicazione più semplice è quella nelle fresatrici e nei plotter, dove uno strumento come una fresatrice o una penna si sposta lungo un piano cartesiano e viene sollevato e abbassato su una superficie per creare un disegno preciso. Un'altra applicazione dei robot con coordinate cartesiane sono le macchine di immagazzinamento automatico. Per esempio, per il carico e lo scarico continuo di pezzi su linee di produzione di torni a controllo numerico, eseguendo operazioni di prelievo e posizionamento a 3 assi (X, Y, Z) di carichi pesanti con prestazioni ad alta velocità ed elevata precisione di posizionamento. In generale, i robot cartesiani sono adatti a molti sistemi di automazione.