Alla scoperta della robotica industriale: dalle origini ai cobot di ultima generazione

La robotica industriale è ormai una componente consolidata nella produzione manifatturiera quotidiana da diversi anni. Tuttavia, quanto sappiamo effettivamente dei robot? Iniziamo da qui: il concetto di robot ha le sue radici nell'uomo stesso, concepito per emulare e potenziare le capacità e le possibilità umane, soprattutto per liberare l'uomo da compiti gravosi, faticosi e pericolosi. Un robot è in grado di migliorare la velocità, la precisione e la qualità delle operazioni di produzione. La similitudine tra l'uomo e il robot non è casuale. Entrambi condividono similitudini sia strutturali che funzionali. Dove lo scheletro sostiene il corpo umano, una struttura meccanica sostiene il robot. I muscoli che permettono il movimento nell'uomo, prendono forma negli attuatori nel robot. I sensori umani che consentono l'interazione intelligente con l'ambiente circostante diventano sensori nella fisiologia robotica, svolgendo in modo approssimativo le stesse funzioni dei nostri sensi.

Esistono diverse definizioni di robot:

• Secondo il RIA (Associazione delle Industrie Robotiche), un robot è "un manipolatore multifunzionale e riprogrammabile progettato per spostare materiali, parti, strumenti o dispositivi specializzati attraverso movimenti programmati variabili per eseguire una varietà di compiti".
• Secondo la norma ISO 8373, un robot è "un meccanismo programmabile con movimenti su due o più assi che si muove all'interno del suo ambiente, per eseguire i compiti previsti".
• Infine, secondo una definizione proposta dal professore di Robotica Industriale presso la Sapienza di Roma, Alessandro De Luca, un robot è una "connessione intelligente fra percezione e azione", capace di trasformare in movimento e azione un comando predefinito o il risultato di un'analisi ambientale.

A CIASCUNO IL SUO (ROBOT)

Esistono diverse tipologie di robot, ognuna con caratteristiche e applicazioni specifiche che le rendono adatte a compiti diversi.

Robot industriali: questi robot sono progettati per svolgere compiti ripetitivi e pericolosi nell'ambito della produzione industriale. Possono eseguire operazioni come assemblaggio, saldatura, movimentazione di materiali pesanti e molto altro ancora. I robot industriali sono caratterizzati da bracci meccanici dotati di attuatori e strumenti end-effector per manipolare gli oggetti. All’interno di questa macrocategoria riconosciamo ancora:

1. Robot collaborativi: questi robot sono progettati per lavorare fianco a fianco degli esseri umani in ambienti di lavoro condivisi. Sono dotati di sensori avanzati che consentono loro di rilevare la presenza umana e di adattare il loro comportamento di conseguenza. I robot collaborativi possono essere utilizzati in una varietà di settori, inclusa l'industria manifatturiera, la logistica e la sanità.
2. Robot SCARA: questi robot sono caratterizzati da bracci rigidi che si muovono in un piano orizzontale con movimenti veloci e precisi. Sono comunemente utilizzati in applicazioni di assemblaggio, picking e posizionamento ad alta velocità.
3. Robot delta: questi robot sono caratterizzati da una struttura a parallelogramma con giunti a cerniera. Sono ideali per applicazioni che richiedono velocità e precisione, come il confezionamento, la manipolazione di materiali leggeri e la selezione.
4. Robot cartesiani: questi robot si muovono lungo tre assi ortogonali (x, y, z) con movimenti lineari. Sono ampiamente utilizzati in applicazioni di stampaggio, fresatura, taglio e incollaggio, dove è richiesta precisione e ripetibilità.

Robot domestici: questi robot sono progettati per assistere nelle attività quotidiane all'interno delle case. Possono svolgere compiti come la pulizia, la cucina, il taglio del prato e persino la compagnia. I robot domestici sono dotati di sensori di navigazione e intelligenza artificiale per muoversi in modo autonomo all'interno dell'ambiente domestico.

Robot medici: questi robot sono utilizzati in campo medico per assistere i chirurghi durante interventi complessi, condurre procedure diagnostiche e fornire terapie avanzate. Possono essere dotati di bracci robotici altamente precisi e telecamere ad alta definizione per eseguire interventi minimamente invasivi e altamente precisi.

Robot esplorativi: questi robot sono progettati per esplorare ambienti difficili o pericolosi, come lo spazio, i fondali marini o le zone colpite da disastri. Possono essere veicoli terrestri, acquatici o aerei autonomi dotati di sensori e strumenti specializzati per raccogliere dati e informazioni dall'ambiente circostante.

In questo blog ci occuperemo principalmente della prima categoria e in particolare dei robot collaborativi.

Ad eccezione dei robot collaborativi, che possiamo definire come delle quasi macchine, tutte le categorie di robot industriali elencate sopra, condividono una spiccata specializzazione e difficilmente possono venire applicate con flessibilità su operazioni di volta in volta diverse. Inoltre tutte (a eccezione dei cobot) necessitano di barriere di sicurezza intorno. Tutti i sistemi robotizzati sono però in grado di aumentare produttività, efficienza e qualità delle lavorazioni, abbattendo incertezze e tassi di errore.

L’APICE EVOLUTIVO DELLA ROBOTICA

I robot collaborativi rappresentano l'apice dell'evoluzione della robotica industriale. Questo perché integrano sofisticati sistemi di sicurezza e controllo della forza, che consentono di implementare un'automazione che si adatta alle mutevoli esigenze del mercato contemporaneo.

Inoltre, i robot collaborativi hanno esteso le opportunità di automazione anche alle piccole e medie imprese e a settori precedentemente estranei al mercato della robotica. Questo è principalmente dovuto a diversi fattori:

Semplicità di programmazione: i robot collaborativi sono accessibili anche a coloro che non sono esperti di programmazione, rendendoli facilmente adottabili. Possono essere programmati attraverso un'interfaccia intuitiva touch screen che permette di realizzare algoritmi di programmazione anche su template preimpostati. Oppure possono venir programmati in modalità drive, ovvero spostando il braccio robotico attraverso lo spazio  e registrando i waypoint che descrivono la traiettoria del movimento che verrà ripetuto ciclo dopo ciclo.

Costo contenuto: il loro costo accessibile consente anche alle piccole imprese locali di investire in questa tecnologia. Sono strumenti che godono di numerose agevolazioni fiscali e sono facilmente scalabili.

Rapido ritorno sull'investimento: combinato con il punto precedente, questo rende i robot collaborativi particolarmente interessanti per le PMI. Aumentano la produttività in tempi brevi consentendo di ammortizzare l'investimento in media in 6/12 mesi a seconda della complessità dell'applicazione. Inoltre, la loro flessibilità, li rende applicabili di volta in volta su task diversi. Questo significa che l'investimento in automazione collaborativa non è congelato nel tempo, ma può essere continuamente valorizzato dall'azienda che se ne dota e applicato a processi via via diversi. Se un dato prodotto non viene più commercializzato dall'azienda per ragioni di mercato, il cobot può essere facilmente reinstallato su altri e diversi processi.

Flessibilità operativa: la capacità di gestire lotti di produzione ridotti e variabili li rende ideali per aziende che producono in modo flessibile, in regime di lotto corto, subiscono flessioni stagionali o devono rispondere a carenza di personale o mutazioni della scenario di mercato.

Dimensioni compatte: la loro dimensione ridotta consente di integrarli anche in ambienti con spazio limitato, secondo ogni orientamento. Inoltre, grazie alle 17 safety native integrate, i cobot possono essere installati - previa analisi del rischio - anche senza barriere e recinzioni. Il che riduce ulteriormente il consumo di spazio sul floor.

Un altro aspetto che rende i robot collaborativi fondamentali nella concezione moderna della robotica è la loro capacità di operare in stretta collaborazione con gli esseri umani, una caratteristica definita collaboratività. Questi robot guidano la transizione verso l'automazione in modo socialmente sostenibile, poiché non sostituiscono completamente l'uomo ma lo supportano, sollevandolo da compiti ripetitivi, sporchi e pericolosi. Inoltre, introducono nuove competenze in azienda, supportando la crescita professionale degli operatori

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