Vi presentiamo i Robot Collaborativi

Di robot collaborativi se ne parta ormai da 10 anni ma anche a seguito dell’avanzare dell’industry 4.0 è negli ultimi 2 che si è assistito un trend in rapidissima espansione: secondo quanto riporta una ricerca condotta da Interact Analysis, nel 2018 il mercato  dei robot collaborativi è cresciuto più del 60% . 
Cosa significa, in ultima analisi?  Che le aziende manifatturiere attente all’innovazione e alla competitività iniziano ad apprezzarne i benefici o per lo meno a testarne le prospettive strategiche.
Con questo articolo inizieremo dunque un percorso volto ad approfondire potenzialità, vantaggi e prospettive della robotica collaborativa.

Cos’e un robot collaborativo?

Un robot collaborativo è un robot che collabora in qualche modalità con gli esseri umani, sia come assistente in un’attività o processo, sia come guida. A differenza dei robot autonomi, che funzionano in gran parte da soli e senza supervisione, i robot collaborativi sono programmati e progettati per funzionare con l’istruzione umana o per rispondere in altro modo ai comportamenti e alle azioni umane.

Prendendo a prestito la definizione di Universal Robot, l’azienda danese che li ha inventati e piazzati sul mercato già nel 2008, un robot collaborativo è un “robot antropomorfo con movimenti su sei assi progettato per rispettare criteri di sicurezza, flessibilità e compattezza e studiato per lavorare a stretto contatto con l’operatore anche senza barriere protettive all’intorno”.
Anche se esistono centinaia di equipaggiamenti con architetture diverse, esiste un approccio condiviso nella robotica sui tipi di design e funzionalità di ingegneria primaria utilizzati per costruirli. Solitamente di base troviamo le seguenti funzionalità:

• arresto di sicurezza monitorato, per cui il robot può interrompere temporaneamente le operazioni in base alla vicinanza umana, 
• funzione di guida manuale mediante il quale i robot possono imparare dagli operatori umani che configurano fisicamente l’equipaggiamento per un particolare processo o compito;
• monitoraggio della velocità;
• gestione di potenza e forza separate e controllate;
• altre specifiche per fornire standard coerenti con l’impiego del robot in presenza di operatori.

L’idea alla base della collaborativa dei robot si basa sulla evoluzione dell’automazione industriale: il concetto che i robot non siano solo equipaggiamenti automatici che forniscono movimenti ripetitivi, ma che possono “imparare” ed agire insieme agli esseri umani in un senso reale. Molte di queste funzionalità sono rese possibili da tecnologie innovative e da evoluzioni nei sistemi di apprendimento basati su sensori, nonché sistemi di visione tridimensionale abbinate a progressi negli algoritmi. I robot collaborativi, per molti system integrators, rappresentano una delle più grandi frontiere per l’applicazione di tecnologie di ultima generazione alle piccole e medie imprese.

Sicurezza

Il sistema hardware / software di cui è costituito un cobot è dotato di numerose funzioni di sicurezza, diversamente un robot collaborativo non sarebbe in grado di trovare impiego in contesti a stretto contatto con l’operatore. 

Pertanto l’approccio alla sicurezza non può che iniziare che con una valutazione del rischio per garantire la sicurezza del personale e dei dispositivi attorno al robot, ossia un esame di tutte le procedure di lavoro sul corso di tutta la vita utile del robot, eseguito per scegliere le impostazioni corrette della configurazione di sicurezza.

A questo si aggiunge un’”analisi della sicurezza funzionale” per definire il sistema di controllo più indicato per l’applicazione specifica: può includere arresto di sicurezza e arresti di protezione, funzioni a bassa velocità, funzioni di forza limitata, rilevamento di persone e altro. 

Infine si passa alla configurazione del sistema di telecamere e hardware dedicato, insieme all’algoritmo di intelligenza artificiale: aiuta a evitare le possibili collisioni tra robot e uomo, permette soprattutto di fermare i robot senza toccarli e al robot di capire se e quali variazioni dinamiche avvengono intorno a lui.

Compattezza

I robot collaborativi sono compatti e di dimensioni contenute e possono quindi trovare spazio anche in layout produttivi densi di ingombri. Un esempio, l’UR10, modello di successo prodotto da Universal Robots, ha un payload (chiamato anche carico utile o portata) di 10 kg, uno sbraccio utile (o raggio d’azione) di 1300 millimetri e un peso al di sotto dei 30 kg. L’ingombro alla base è quindi inferiore ai 20 centimetri di diametro. 

Flessibilità

Un robot tradizionale in ambito industriale fin’ora risultava performante solo su grandi lotti produttivi. Garantiva infatti grande velocità e ripetibilità su elevati volumi e senza varianti di prodotto. La produzione a cui ci ha abituato il “robot industriale tradizionale” è un’automazione rigida. La flessibilità è invece la vera chiave di lettura quando si pensa all’attuale robotica collaborativa.

Un “robot small size” quindi diventa un’equipaggiamento mobile agevolmente riposizionabile all’interno della planimetria produttiva e destinato quasi naturalmente ad impieghi successivi e su task diversi con facilità. Le dimensioni contenute non sono però l’unica caratteristica che rende i cobot facilmente dislocabili su attività di volta in volta diverse. L’altra grande declinazione della flessibilità è la facilità di programmazione. La programmazione di un braccio robotico può avvenire in una duplice maniera:

• Tramite il teach pendant, l’unità portatile dedicata al controllo del robot che grazie a funzionalità touch screen e template grafici guidati rende la parametrizzazione facile ed intuitiva. 
• Tramite la modalità Free Drive: spostando manualmente il braccio nello spazio e registrando dei waypoint specifici si danno al robot le coordinate per la ripetibilità del movimento programmato.