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 girar) y forman ángulos rectos entre sí. [1] Las tres articulaciones deslizantes corresponden a mover la muñeca hacia arriba-abajo, adentro-afuera, atrás-adelante. Entre otras ventajas, esta disposición mecánica simplifica la solución del brazo de control del robot . Tiene alta confiabilidad y precisión cuando opera en un espacio tridimensional. [2] Como sistema de coordenadas de robot, también es eficaz para viajes horizontales y para apilar contenedores. [3]
Configuraciones
Los robots [4] [5] tienen mecanismos que consisten en enlaces rígidos conectados entre sí por articulaciones con movimiento lineal (prismático P ) o giratorio (revoluta R ), o combinaciones de los dos. Las articulaciones prismáticas P activas y R giratorias activas son impulsadas por motores bajo control programable para manipular objetos para realizar tareas automatizadas complejas. El movimiento lineal de las juntas P prismáticas activas puede ser impulsado por motores rotativos a través de engranajes o poleas. Los robots de coordenadas cartesianas están controlados por juntas P prismáticas activas 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 juntas P prismáticas activas mutuamente perpendiculares .
Topología de articulaciones 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 cartesianos son completamente en serie o una combinación de enlaces conectados en serie y en paralelo. Sin embargo, hay algunos robots de coordenadas cartesianos que están completamente conectados en paralelo . [9] [10] [11]
Grados de libertad Dado que son impulsados por articulaciones P prismáticas activas lineales , los robots de coordenadas cartesianos suelen manipular objetos con sólo T grados de libertad de traslación lineal . Sin embargo, algunos robots de coordenadas cartesianas también tienen grados de libertad R de rotación . [12]
Construcción Cada eje de un robot de coordenadas cartesianas es típicamente una etapa lineal que consta de un actuador lineal geométricamente paralelo con cojinetes lineales . El actuador lineal se encuentra típicamente entre dos cojinetes lineales separados entre sí para soportar cargas de momento . Dos etapas lineales perpendiculares apiladas una encima de la otra forman una mesa XY . Ejemplos de tablas 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 cartesianos en voladizo se apoya en un solo extremo. La construcción en voladizo proporciona accesibilidad a las piezas para aplicaciones de pick-and-place, 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 asemejan a grúas pórtico , aunque estas últimas no suelen ser robots. Los robots de pórtico suelen ser bastante grandes y pueden soportar cargas pesadas.
Aplicaciones
Las aplicaciones populares de los robots de coordenadas cartesianas son la máquina de control numérico por computadora ( máquina CNC ) y la impresión 3D . La aplicación más simple se utiliza en fresadoras y trazadores en los que una herramienta, como un enrutador o un bolígrafo, se traslada a través de un plano XY y se sube y baja sobre una superficie para crear un diseño preciso.
Las máquinas Pick and Place son otra aplicación para los robots de coordenadas cartesianos. Por ejemplo, los robots cartesianos de pórtico elevado se aplican para la carga y descarga continua de piezas en las líneas de producción de tornos CNC , realizando operaciones de recogida y colocación de 3 ejes (X, Y, Z) de cargas pesadas con un rendimiento de alta velocidad y alta precisión de posicionamiento. En general, los robots cartesianos de pórtico elevado son adecuados para muchos sistemas de automatización . [13]
Ver también
- Lista de software de modelado 3D
- Brazo robotico
- Robot industrial
- Manipuladores paralelos cartesianos
Referencias
- ^ Zhang, Dan; Wei, Bin (2016). Ingeniería Mecatrónica y Robótica para Fabricación Avanzada e Inteligente . Cham: Springer. pag. 31. ISBN 978-3-319-33580-3.
- ^ Mingtu, Ma; Yisheng, Zhang (2018). Acero avanzado de alta resistencia y endurecimiento por prensa: actas de la 4ª Conferencia Internacional sobre acero avanzado de alta resistencia y endurecimiento por prensa (Ichsu2018) . Singapur: World Scientific. pag. 526. ISBN 978-981-327-797-7.
- ^ Poole, Harry H. (2012). Fundamentos de la Ingeniería Robótica . Nueva York: Van Nostrand Reinhold. pag. 35. ISBN 978-94-011-7052-9.
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