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Stringiamoci la mano: Utilizzo di robot collaborativo ad alto payload, eliminazione di barriere fisiche

Robotica e Intelligenza Artificiale

Stringiamoci la mano: grandi, grossi, precisi e delicati

30 apr, 2020

Le applicazioni collaborative permettono la convivenza di uomini e robot, fianco a fianco, dove l’operatore e il robot “amico” operano in sequenza o contemporaneamente sullo stesso componente.

I cobot sono nati per coadiuvare efficacemente le persone, che sono centrali nella produzione, e la collaborazione tra uomo e robot è uno dei trend più importanti nell' ambito dell'automazione industriale.

L’attuale paradigma industriale determinato dalla diffusione delle tecnologie abilitanti riferite al contesto Industria 4.0, è protagonista del cambiamento di scenario nel mercato, che, negli ultimi anni, è cresciuto in modo esponenziale. 

L’ultimo rapporto “World Robotics”, stilato dalla International Federation of Robotics (IFR), comunica che il mercato della robotica industriale nel 2018 è arrivato a quota 6,5 miliardi di dollari, un nuovo record sostenuto dalla vendita di 422 mila unità a livello globale, con un crescita del 6% delle consegne rispetto all’anno precedente.

 Il  tasso di crescita è stimato intorno al +12% l’anno, nel prossimo biennio. 

Robotica e Intelligenza artificiale - ARTES 4.0

Installazioni annue di robot industriali. Dati IFR, Fonte World Robotics 2019.

Un’importante tendenza in crescita della robotica è la collaborazione uomo-robot. 

Le applicazioni collaborative permettono la condivisione degli spazi di lavoro senza barriere protettive, dove l’operatore e il robot, capace di adattarsi agli stimoli dell’ambiente, operano l’uno accanto all’altro, lavorando in sequenza o contemporaneamente sullo stesso componente. 

I robot collaborativi, o Cobot, sono quindi robot antropomorfi con movimenti su sei assi, progettati per rispettare criteri di sicurezza, flessibilità e compattezza, coadiuvando efficacemente le persone che operano sulle linee di produzione.  L’operatore umano è al centro della produzione.

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Installazioni di cobot rispetto alle installazioni di robot industriali tradizionali. Fonte IFR.

 

Perché prendono sempre più piede le installazioni robotiche collaborative? 

Ovviamente la questione riguarda la triade del business: tempo, costo e qualità.

I robot collaborativi hanno prestazioni di gran lunga più efficienti ed efficaci rispetto a quelle dell’operatore umano e funzionano 24/7. 

Questo è il motivo principale per cui gradualmente andranno a sostituire l’essere umano in tutte quelle attività ripetitive di produzione, assemblaggio, test e controllo qualità, ecc.

Le persone continueranno a essere indispensabili nelle operazioni a maggior valore aggiunto, dove è richiesto l’utilizzo della mente e non solo delle mani.

L'impiego della robotica svolge quindi un importante ruolo nel raggiungere zero difetti in produzione, assicurare uno standard qualitativo elevato e ripetibile, e consentire la diminuzione del tempo ciclo di processo. 

Dato lo sforzo iniziale significativo, è in crescita anche la proposta “Robot as a Service”, che punta a trasformare l’investimento in costi operativi e abbassare le barriere all’entrata per questa tecnologia.

Ovviamente in questo ambito il Piano Industria 4.0, oggi Transizione 4.0, aiuta chi decide di investire in questa direzione in tanti modi, ed uno di questi è quello di mettere a disposizione dei centri di competenza, voluti dal Ministero dello Sviluppo Economico, tra i quali ARTES 4.0 è quello con focus sulla robotica avanzata.

Attraverso il network di Università, Enti nazionali e Aziende in prima linea in queste tematiche, ha come mission la promozione di progetti che trattano di innovazione. 

Per la precisione, ARTES 4.0 è il Centro di Competenza ad alta specializzazione più esperto nelle aree della robotica avanzata e collaborativa, e delle tecnologie digitali collegate.

 

Un esempio all’avanguardia: un cobot che solleva fino a 170 kg e posiziona mele singole

Tra i tanti soci di ARTES 4.0 che hanno come core business la progettazione e la realizzazione di soluzioni robotiche da inserire nel contesto industriale, Comau S.p.A. è leader mondiale nell’innovazione in questo ambito.

All’ interno del concetto di HUMANufacturing (Human Manufacturing) è nata AURA (Advanced Use Robotic Arm).

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Aura è un robot che crea un’autentica collaborazione fra l’uomo e i robot ad elevato payload (cioè la capacità di carico, e quella di Aura è la più alta sul mercato, con ben 170 Kg). 

Aura è stata paragonata a una mamma orsa: rassicurante, attenta, potente, delicata.

Ha sei livelli di sicurezza, e supporta gli operatori mentre eseguono attività manuali in completa sicurezza, senza bisogno di barriere o recinzioni (necessarie, invece, per i robot industriali tradizionali). 

La particolarità di AURA è la sua estrema flessibilità.

Questo robot infatti, può essere adoperato per tutte le tipologie di operazioni collaborative, ed è utilizzabile anche in modalità non collaborativa – cioè ad altissima velocità – secondo le necessità. 

Facilmente programmabile tramite un’interfaccia intuitiva o guidato manualmente dall’operatore, Aura è dotato di una speciale pelle, che grazie a potenti sensori di prossimità in grado di rilevare gli spostamenti dell’operatore, evita collisioni fra il robot e l’uomo.

 

I parametri da valutare quando si seleziona un cobot:

Prendendo spunto dalle caratteristiche che contraddistinguono AURA, elenchiamo le caratteristiche a cui prestare attenzione quando selezioniamo un cobot:

  • carico utile e raggio d’azione/portata (nel caso di AURA, rispettivamente 170 kg e 2,8 m);

  • sistema di prevenzione delle collisioni;

  • adattamento della velocità collaborativa in funzione dell’applicazione;

  • possibilità di passare dalla modalità collaborativa / non collaborativa;

  • possibilità di montare il robot sottosopra.

 

AURA è forte ma gentile

Per parlare di Cobot abbiamo scelto quello che oggi è più innovativo, per:

  • carico utile massimo e portata di un cobot;

  • prevenzione delle collisioni applicata sia al robot che agli strumenti;

  • polso cavo;

  • riduzione del 30% del tempo ciclo di processo;

  • modalità ad altissima velocità gestita dinamicamente quando non è necessaria la collaborazione.

 

Caso d’uso di AURA

Un caso di applicativo di AURA particolarmente significativo, in termini di innovazione tecnologica, è relativo alla linea di produzione di  una prestigiosa casa automobilistica tedesca .

All’interno dello stabilimento produttivo, il robot collaborativo Comau è stato installato, insieme ad alcuni veicoli a guida autonoma Comau (AGILE1500),  all’interno di una isola di lavoro pilota, altamente innovativa, con lo scopo di aumentare il grado di Human Robot Collaboration.

Tale isola svolge funzioni di asservimento degli assali della vettura, nell’ambito del processo di costruzione del telaio. 

 

Rispetto alle applicazioni di robotica tradizionale, questa soluzione ha consentito un notevole risparmio in termini di spazio, all'interno dello stabilimento, nonché di costose recinzioni. 

Infine, visto che le operazioni manuali non bloccano le tecnologie usate nella linea produttiva,  ne deriva un sensibile miglioramento del tempo ciclo. 

Il tutto è integrato con ulteriori sistemi di visione e sensori, in grado di monitorare l'avanzamento delle varie fasi e lo stato in generale del sistema, attraverso un cruscotto digitale, fornendo così un esempio avanzato di tecnologia collaborativa e digitale.   

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Scritto da

Giuseppe Colombina
Giuseppe Colombina

Giuseppe è Ingegnere Elettronico e in COMAU si occupa di innovazione a tutto tondo: è Responsabile della Next Generation Business Platform e CEO di IUVO, una start-up spin off della Scuola Superiore Sant'Anna, dedicata alla robotica indossabile. COMAU è una multinazionale specializzata in robotica e automazione per l'industria. Giuseppe ha anche una lunga esperienza nel settore Oil & Gas e nell’automazione per lo spazio: è stato infatti responsabile di progetti con varie agenzie spaziali (NASA, Europea, Italiana, Russa) e di un esperimento a bordo della stazione MIR (MIR '95).

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