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Robot industrial cartesiano Pick and Place Gantry

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Control de robots de pórtico lineal y envolvente de trabajo.

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Las aplicaciones de recoger y colocar, como las de laboratorio, se benefician de la construcción en voladizo porque se puede acceder fácilmente a los componentes. Los robots de pórtico son robots de coordenadas cartesianas con miembros 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 separa. Este diseño evita que el segundo eje esté en voladizo (más información al respecto 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 proporciona una protección más excelente para cargas en voladizo (momento); sin embargo, los ejes con doble guía lineal tienen una huella más grande que los ejes con una sola, en comparación los sistemas de doble guía generalmente son cortos (en la dirección vertical) y pueden eliminar la interacción con otras áreas de la máquina. El argumento es que el tipo de ejes elegido influye no sólo en la eficacia del sistema cartesiano, sino también en la huella total.

Actuadores cartesianos para robots

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 accionado por pernos, tornillos o neumático. Los actuadores lineales suelen estar disponibles con una guía lineal simple o doble en función del sistema de accionamiento.

Control y gestión de cables

El control de los cables es otra característica esencial del diseño de este robot que a menudo se ignora en las primeras fases (o simplemente se pospone a fases posteriores del plan). Para el control, el aire (para los ejes neumáticos), la entrada del codificador (para los cartesianos servoaccionados), el sensor y otros aparatos eléctricos, cada eje implica 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 tanto estos tubos, cables y conectores deben enrutarse adecuadamente y mantenerse para evitar la fatiga prematura por flexión indebida o interrupción por interferencia con otros componentes del dispositivo.

El tipo y la cantidad de cables necesarios, así como la sofisticación de la gestión de cables, vienen determinados por el 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 a las medidas totales del sistema, así que asegúrese de que no haya conflictos con el sistema de cableado y el resto de componentes robóticos.

Controles cartesianos del robot

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

Aunque estos componentes están situados independientemente de los ejes del robot, en su mayor parte influirán en los motores, cables y otros componentes eléctricos necesarios en el eje. Estos elementos en el eje influirían en las dos primeras consideraciones de diseño, el posicionamiento y el control de cables.

Como resultado, el proceso de diseño cierra el círculo, subrayando la importancia de construir un robot cartesiano como un dispositivo electromecánico interconectado, en lugar de como un conjunto de piezas mecánicas unidas a hardware y software eléctricos.

Envolvente de trabajo de un robot cartesiano

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

1. El área de trabajo es la cantidad de trabajo que puede ser abordado por un punto en el extremo del brazo robótico, que es típicamente el centro de los efectores finales de montaje. No tiene instrumentos ni piezas de trabajo que pertenezcan al efector final.

2. A veces hay lugares dentro de la envolvente operativa en los que el brazo robótico no puede entrar. Se denominan zonas muertas a determinadas regiones.

La capacidad máxima de carga útil citada sólo es alcanzable con dichas longitudes de brazo, que pueden llegar o no al alcance máximo.

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