Robots cartésiens, 6 axes et SCARA : Différences clés et applications

Les robots cartésiens, 6 axes et SCARA appartiennent tous aux types de robots industriels variés. Les industries manufacturières se tournent vers les robots industriels pour leur production, et ces trois types sont fortement impliqués. Chacun est conçu de façon unique pour effectuer une tâche particulière que l'autre ne pourrait probablement pas faire.

Les temps de production sont maintenant plus courts car les robots travaillent sans arrêt pendant des heures sans pause. Ajoutez leur vitesse et précision, et vous voyez un avenir où la main-d'œuvre humaine dans les usines ne sera plus nécessaire.

Que sont les robots cartésiens, 6 axes et SCARA ?

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Au premier abord, ces robots peuvent sembler identiques à l'œil non averti, mais ils vont bien plus loin. La plupart peuvent avoir une forme similaire mais leur conception et leurs fonctions sont entièrement différentes.

Avant de disséquer ce qui les différencie, il est important de savoir ce qu'est chacun d'eux.

Robots cartésiens

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Les robots cartésiens sont parfois appelés robots portiques (Gantry Robots). Ils travaillent depuis une grille aérienne et utilisent des actionneurs linéaires et moteurs pour positionner les outils. Leur enveloppe de travail est de forme rectangulaire, sa taille dépendant de la grille. Les robots cartésiens ont un mouvement tridimensionnel ; leur rigidité les rend très précis en opération. Largement utilisés comme robots de manutention et pour la peinture machine.

Robot 6 axes (Six-Axis Robot)

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Un robot 6 axes est monté sur un piédestal permettant à son bras robotique plus de mouvement dans toutes les directions et le meilleur contrôle parmi les trois. Comme son nom l'indique, un robot 6 axes a six axes se mouvant en 3D tout en pouvant se positionner comme il le souhaite. Leur grande flexibilité en fait le bras robotique d'usine idéal pour le soudage, comme palettiseur robotique, et comme robot de charge/décharge machine.

Robot SCARA

Un robot SCARA est parmi les meilleurs robots industriels. Il a une enveloppe de travail circulaire et est monté sur un piédestal, utilisant des bras robotiques 4 axes se déplaçant sur un plan tridimensionnel. Au bout du plan, ils ont un axe thêta leur donnant plus de flexibilité – caractéristique qui en fait de bons robots palettiseurs, pour le chargement/déchargement machine, et l'assemblage de petites pièces.

Différences entre robots cartésiens, 6 axes et SCARA

Comment exactement ces trois robots diffèrent-ils ? Pour mieux les distinguer, nous utiliserons les paramètres suivants.

Capacité de charge (Load Capacity)

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La charge utile maximale varie selon la taille du robot et sa conception. Règle générale pour la plupart des bras robotiques : la capacité de charge doit dépasser le poids total de la charge. Sur cette base, les robots cartésiens sont mieux placés pour gérer des charges lourdes comparés aux deux autres. Pour SCARA et 6 axes, ils sont limités car ils supportent les charges sur leurs bras étendus.

Prenons une charge de 50 kg (110 livres). Ce poids est dans la plage de tous les trois ; cependant, 50 kg est au haut de la capacité du SCARA – il faudra plus de contrôles et pièces supplémentaires pour gérer le couple résultant. Avec un robot cartésien, le système de support lui permet de gérer la même charge sans aide ni composants additionnels, en faisant le robot industriel pick and place idéal.

Orientation

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L'orientation est un autre facteur de différenciation. Deux points clés ressortent :

• Comment les parties du robot bougent.
• Comment le robot est monté.

L'objectif est d'aligner l'emprise au sol du robot à sa zone de travail. Exemple : si un robot 6 axes ou SCARA cause une obstruction massive pendant le travail, ce n'est pas idéal. Mais si le mouvement nécessite le moins d'axes possible, un robot cartésien serait mieux car il peut être monté en hauteur, laissant de la place en dessous.

À l'inverse, si la tâche implique une manipulation complexe ou nécessite plus d'axes, un robot SCARA occupant le moins d'espace mais utilisant le plus d'axes serait la meilleure option. L'orientation dépend largement de l'espace et de la nature de la tâche.

Vitesse et déplacement

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Un bras robotique haute vitesse est un facteur majeur pour différencier les robots industriels. Certaines tâches exigent haute vitesse, d'autres privilégient la précision. La vitesse d'un robot ne se limite pas à sa manipulation ; elle dépend aussi de la distance parcourue dans l'espace fourni.

Les robots cartésiens accélèrent à ~5 m/s, parfois plus s'ils sont plus petits et agiles. Les SCARA et 6 axes sont bien plus lents. Autre atout des cartésiens : ils peuvent être modifiés pour couvrir plus de distance à plus haute vitesse avec le bon actionneur (vis à billes ou moteur linéaire).

Les robots cartésiens sont ancrés à un rail aérien flexible, extensible sur de grandes distances, en faisant de bons types de robots industriels. Les SCARA et 6 axes sont fixés sur piédestaux qui bougent rarement.

Précision positionnelle

Côté précision, les SCARA et 6 axes sont un peu plus précis que les cartésiens. Pour qu'un cartésien atteigne le même niveau, il lui faut des composants additionnels : actionneurs à vis à billes, tables à roulements de billes de précision.

Parfois, SCARA et 6 axes ne maintiennent pas leur précision à cause de la déflexion du bras robotique. Dans ces cas, les bras robotiques cartésiens avec roulements linéaires haute précision minimisant la déflexion permettent un positionnement plus précis de l'effecteur terminal. En fin de compte, les vitesses dépendent de la tâche traitée.

L'environnement

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L'environnement de travail et les risques présents sont deux autres facteurs pour distinguer ces robots. Pour SCARA et robots 6 axes, leurs piédestaux sont compacts, occupant peu d'espace ; mais cette fixité peut les rendre obsolètes dans un environnement où le cadre de support peut être installé en hauteur comme pour un cartésien.

Poussière et saleté affectent aussi le choix. SCARA et 6 axes sont plus sensibles à la poussière que les cartésiens, qui utilisent plus de mouvements. On peut couvrir les robots pour minimiser la corrosion, mais cela finira par entraver le mouvement efficace.

Principaux fabricants de robots industriels

Après avoir vu les différences entre SCARA, bras robotique 6 axes et robots cartésiens, il est vital de connaître les fabricants derrière ces créations. Voici quelques-uns des principaux fabricants de bras robotiques mondiaux :

EPSON

Source : Epson

EPSON est fabricant de robots depuis plus de 35 ans. Connus pour leurs robots 6 axes haut de gamme équipés de la technologie robotique la plus avancée et capables de gérer de lourdes charges. Leurs robots 6 axes ont une charge utile ~4,5 kg (10 livres) et une portée de bras de 450 mm à 1 480 mm. Le logiciel EPSON RC+ utilisé dans tous leurs robots inclut les fonctions Vision et Force Guidance pour de meilleures fonctionnalités.

EVS

EVS est un leader mondial dans la création de robots industriels. En tant que principal fabricant de robots SCARA, leurs modèles SCARA sont parmi les plus avancés de l'industrie. Leur catalogue comprend deux SCARA avancés : un petit (charge 2,3 kg / 5 livres, portée 400 mm) et un grand (charge 3,6 kg / 8 livres, portée 600 mm).

La plupart des bras robotiques EVS sont très demandés mondialement et largement utilisés dans l'automobile et l'aérospatiale grâce à leurs hautes vitesses, technologies avancées et designs ingénieux.

Yamaha Motor Corporation

Source : yamaha-motor.com

Yamaha Motor Corporation est le leader mondial des robots cartésiens. Connue pour ses superbikes en courses internationales, Yamaha est aussi un fabricant et fournisseur majeur de robots industriels avec focus sur les cartésiens. Leur catalogue propose des robots cartésiens de tous types. L'entreprise fabrique aussi des robots SCARA et mono-axe.

Conclusion

Alors que la technologie continue d'évoluer, des versions plus raffinées de robots industriels sortent chaque année. Avec chaque nouveau modèle, les faiblesses des versions précédentes diminuent. Ce n'est qu'une question de temps avant que chaque aspect de la vie humaine ne dépende entièrement des robots industriels. Si ce sera bon ou mauvais reste à déterminer.