La sostenibile leggerezza del Cobot

Nell’ambito della fabbrica digitalizzata trovano sempre più spazio i robot collaborativi, sia intesi come Cobot veri e propri, sia robot industriali tradizionali dotati di sistemi di sicurezza e sensori. Conseguentemente, aumentano anche gli ambiti applicativi in cui possiamo vederli all’opera.

Il robot ha rappresentato, per molte generazioni del passato, un grande sforzo di fantasia di qualche regista o scrittore particolarmente ispirato o, al massimo, un futuro lontanissimo. Nei primi anni ’70, il robot industriale iniziava invece la sua rapida ascesa sancendo in buona sostanza la fine dell’uomo-macchina impegnato nella catena di montaggio. Quella tipologia di robot, che si è via via sviluppata nel corso degli anni assumendo sempre più sembianze antropomorfe, rimane comunque una macchina che sostituisce totalmente l’operatore per svolgere lavori pesanti magari in ambienti di lavoro pericolosi per la salute. Si pensi per esempio ai robot che lavorano all’interno delle fonderie. Lo sviluppo dell’elettronica, e quindi della sensoristica, ha aumentato in modo considerevole le capacità dei robot; in particolar modo oggi emerge la loro facilità di programmazione e di configurazione, che li rende ancora più flessibili e adattabili alle condizioni di lavoro. E non solo. L’impiego di telecamere, molteplicità di sensori, meccanismi di sicurezza, sistemi di monitoraggio e anticollisione ha aperto la strada verso il mondo della robotica collaborativa, con la quale si fa riferimento a robot capaci di lavorare accanto all’operatore in maniera sicura, e questo vale sia per i robot collaborativi veri e propri, sia per i robot industriali tradizionali.

La soluzione KUKA per la robotica collaborativa si chiama LBR iiwa, un robot “leggero” (LBR è l’acronimo di “Leichtbauroboter”), e intelligente (iiwa significa “intelligent industrial work assistant”)

«KUKA è stata tra i pionieri di questa nuova visione– dice Mauro Baima, Responsabile del Team Technical Support di KUKA Italia – ovvero, della condivisione degli spazi di lavoro tra uomo e robot. Un percorso che ancora non è finito e in cui KUKA crede fermamente, anche sfruttando la propria piattaforma per la robotica mobile».

Il fatto rilevante degli ultimi anni è che se, inizialmente, l’operatore vedeva il robot con diffidenza e come possibile fonte di rischi, oggi sono gli operatori stessi a richiedere di essere supportati da un robot collaborativo. Ovviamente il cambiamento, se vogliamo culturale, non riguarda solo la sicurezza, ma anche il modo di gestire il lavoro, rivedendo totalmente le attività che vengono svolte dall’operatore in collaborazione con il Cobot. Il concetto di sicurezza, poi, non è più legato alle barriere di protezione, perché il lavoro viene svolto in uno spazio condiviso aperto, con facilità di accesso al robot, con postazioni semplici.

Come affermato da Federico Vicentini, Ricercatore CNR ITIA, ed esperto di sicurezza dei robot e interazione uomo-robot, in un’intervista rilasciata a L’Ammonitore  «…la cultura della sicurezza si traduce poi nell’attenzione alle operazioni quotidiane: l’abitudine all’uso dovrebbe essere sfruttata per verificare o migliorare le applicazioni e per non abbassare il livello di attenzione e consapevolezza. Il robot-collega è insomma una presenza con cui convivere e da sfruttare al meglio, non è un robot-amico, bensì un robot-strumento».

 

Il range delle applicazioni si amplia.

Come ben noto, la soluzione KUKA per la robotica collaborativa si chiama LBR iiwa, un robot “leggero” (LBR è l’acronimo di “Leichtbauroboter”), e intelligente (iiwa significa “intelligent industrial work assistant”).

«Dalla sua introduzione sul mercato– spiega Baima – abbiamo continuato a sviluppare sia l’hardware che il software per migliorare la programmazione e rendere sempre più agevoli la messa in funzione e l’introduzione in una linea produttiva, anche per attività complesse. In Italia abbiamo già installato diverse decine di macchine in molti settori: KUKA LBR iiwa è dotato di sensoristica ed elettronica a bordo in grado di monitorare coppie e forze in gioco; questo lo rende adatto anche per applicazioni non collaborative ma sensitive assembly. In tal senso, sono state sviluppate molte applicazioni: nel settore Medicale (ad esempio, se integrato con sensori per la diagnostica ad ultrasuoni, può eseguire task sia direttamente che essere impiegato per la telemanipolazione), nella Meccanica (per l’assemblaggio di ingranaggi) e nel campo cosiddetto dell’intrattenimento. Queste ultime applicazioni– talvolta – sono nate come semplici dimostrazioni allestite in occasione di eventi o fiere espositive: mi riferisco al robot LBR che stappa la bottiglia di birra, ne riempie un bicchiere che poi porge al visitatore oppure addobba l’albero di Natale. Ebbene, oggi abbiamo clienti che utilizzano le capacità di questo robot per svolgere parte della propria attività professionale, dove demandano al robot le funzioni più ripetitive».

Anche il mondo della Ricerca sta utilizzando in modo sempre più intenso i robot collaborativi KUKA.

Un KUKA LBR iiwa che collabora con l’uomo è integrato in un ambiente di formazione presso l’istituto per i sistemi di produzione (IPS) dell’università tecnica di Dortmund. I risultati delle ricerche condotte dall’IPS sull’industria 4.0 confluiscono nell’impianto. Così gli studenti apprendono la produzione del futuro, lavorano in stretta collaborazione con il robot interagente e imparano a programmarlo.

L’attuazione pratica è una parte essenziale dell’ambiente di formazione. Gli studenti imparano così a programmare il robot affinché questo sia in grado di montare una pompa. A tale scopo, vari nastri trasportatori dotati di telecamera consegnano i componenti. Il robot interagente li afferra autonomamente e li monta passo dopo passo, lavorando in team con il collaboratore.

Nuove leve prendono confidenza con il Cobot KUKA LBR

Nel campo della stampa 3D Printing, ricordiamo Atropos, una tecnologia che ridefinisce l’industria manifatturiera di pezzi in materiale composito. Atropos, progettato dal +LAB, laboratorio all’interno del Dipartimento di Chimica del Politecnico di Milano, è composto da un braccio robotico fornito da KUKAche, controllato dall’intelligenza artificiale e da speciali algoritmi, si muove fluentemente nello spazio depositando una fibra continua di materiale composito. La rivoluzione insita nel processo sta nella realizzazione di pezzi senza impiego di stampi che altrimenti non sarebbero realizzabili in altro modo, combinando le elevate prestazioni meccaniche dei materiali compositi.

Ricapitolando: ripetibilità, precisione ma soprattutto adattabilità sono le caratteristiche che deve avere oggi un robot collaborativo.

«L’adattabilità alle sollecitazioni esterne consente al robot di compensare eventuali imprecisioni delle attrezzature che interagiscono con il robot stesso. I sensori di coppia permettono a LBR di riconoscere subito i contatti e reagire adattando immediatamente forza e velocità. Il robot è in grado di maneggiare componenti delicati grazie alla regolazione della posizione e della flessibilità, senza pericolo di taglio o di incastro. Insomma, è come un’estensione del braccio umano. Ovviamente, la sicurezza di ciascuna applicazione è da considerarsi fondamentale, in ogni fase, a partire dalla programmazione del robot e a tal fine la realtà virtuale è di grande utilità. In ultimo, un Ente terzo potrà certificare l’intera cella di lavoro, che include certamente il robot, ma anche i vari tool: si pensi, per esempio, all’importanza che un robot porga un coltello dalla parte del manico e non della lama» dice Mauro Baima.

 

La spinta da Industria 4.0

Il robot collaborativo è considerato tecnologia abilitante nel contesto di Industria 4.0; è dunque consequenziale che il Piano impostato dal Governo, che si estenderà anche per l’anno in corso, ha aiutato e aiuterà la diffusione di questo robot nell’industria italiana.

A tutto ciò si sommano le previsioni dell’IFR (International Federation of Robotics) che dicono che la robotica collaborativa crescerà a doppia cifra fino al 2020.

«Tutti i sistemi KUKA hanno le specifiche per essere integrati in un sistema aziendale digitalizzato, ma ovviamente molto dipende dalla propensione all’innovazione del cliente e dal grado di preparazione del personale, perché, in fondo, il robot collaborativo è uno strumento, come potrebbe essere una macchina utensile. E lo studio per sviluppare nuove applicazioni, anche per implementare tali sinergie, costituisce la base di Industria 4.0 e il nostro impegno, la sfida quotidiana.

Per quanto riguarda la formazione del personale, KUKA offre corsi sia direttamente ai propri clienti, sia agli integratori, perché un utilizzatore formato è più sicuro ed efficace» conclude Baima.

KUKA Connect è la soluzione per gestire la grande quantità di dati provenienti dal campo. L’analisi di questi dati serve per ottenere informazioni preziose per consentire alle linee robotizzate di reagire just in time alle modifiche della produzione o a eventuali anomalie. Il concetto della fabbrica digitalizzata, in fondo, si basa proprio su questo. Un robot può dialogare con l’operatore arrivando a elaborare una diversa modalità di controllo e presentare una proposta alternativa all’operatore stesso, visualizzarla e simularla.

Il robot-collega è insomma una realtà dei nostri giorni, e il rapporto tra queste due figure all’interno dell’azienda è destinato a migliorare e incrementarsi ancora in futuro.

 

DIDA

Fig. 1 La soluzione KUKA per la robotica collaborativa si chiama LBR iiwa, un robot “leggero” (LBR è l’acronimo di “Leichtbauroboter”), e intelligente (iiwa significa “intelligent industrial work assistant”)

Fig. 2 Nuove leve prendono confidenza con il Cobot KUKA LBR

Fig. 3 Nell’ambito sanitario sono in fase di sviluppo molte applicazioni con robot collaborativi

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