Robot collaborativi e mobili, sicuri, versatili, flessibili e di facile implementazione, come strategia vincente per le sfide delle PMI nell’era 5.0.
di Patrizia Ricci
Negli ultimi 10 anni, è cresciuto notevolmente il mercato della robotica collaborativa e ormai i cobot (collaborative robots) sono diventati onnipresenti, quasi quanto i classici robot industriali. Sono infatti sempre di più le aziende che li impiegano per migliorare la propria produttività e che li scelgono per aiutare i propri lavoratori nello svolgimento di attività ripetitive e faticose. Uno dei principali trend della robotica collaborativa, oggi, è quello della “robotica mobile collaborativa”, che sembra acquisire sempre più rilevanza negli sviluppi futuri del settore. Ormai, infatti, non è raro imbattersi in uno o più robot mobili all’interno di un ambiente logistico come un magazzino o di uno produttivo come una fabbrica. Il “Mobile Robot” è un robot che può muoversi in un ambiente fisico; più precisamente, con questo termine si intende un veicolo automatizzato, controllato da un software, che utilizza sensori e altri dispositivi per identificare l’ambiente circostante e che, combinando i progressi dell’intelligenza artificiale con la robotica fisica, è in grado di navigare nell’ambiente circostante.
Da qualche anno a questa parte, la popolarità di questi robot è cresciuta grazie al passaggio dagli AGV (Automated Guided Vehicle) ai più recenti AMR (Autonomous Mobile Robots) che ha fatto sì che la mobile robotics, cioè la robotica mobile, non sia più soltanto una tecnologia ad appannaggio delle grandi industrie logistiche ma anche delle PMI.
AGV e AMR, caratteristiche e differenze
Se con il termine cobot si fa riferimento, in maniera generica, a qualsiasi tipo di robot collaborativo, sia esso mobile, fisso o antropomorfo, con AGV si intendono invece i veicoli/robot a guida automatica con limitata intelligenza “a bordo” che utilizzano dei percorsi fissi per muoversi, generalmente lungo bande magnetiche incorporate al pavimento dello stabilimento. Questa tipologia di robot mobili è presente oramai da decenni nei magazzini e nei centri logistici. I modelli più innovativi usano dei semplici sensori per rilevare gli ostacoli presenti lungo il percorso, senza tuttavia poterlo modificare o variare. In pratica, quando viene rilevato un ostacolo, il robot si ferma e attende che l’ostacolo venga rimosso. L’AGV, infatti, può solo attenersi al percorso prestabilito dalle tracce lungo le quali è vincolato a muoversi, senza avere la possibilità di abbandonarlo o cambiarlo. Gli AMR, invece, nati proprio come evoluzione degli AGV, sono in grado di superare questi limiti e ostacoli, richiedendo poca o nessuna guida esterna e necessitando soltanto di una connessione stabile. Quindi un AMR è un Robot Mobile Autonomo a navigazione naturale, in grado di ridefinire percorsi ed evitare ostacoli. Per navigazione naturale si intende che il robot possa effettuare una mappatura dell’ambiente, essendo in grado di navigare e localizzarsi semplicemente “osservando” l’ambiente stesso in cui è inserito. Ciò significa che l’AMR può definire il percorso al momento, senza richiedere percorsi fissi predefiniti e che, se viene rilevato un ostacolo, regola in autonomia velocità e traiettoria, per navigare intorno all’oggetto mentre, nel caso in cui ciò non fosse possibile, è in grado di ricalcolare autonomamente il percorso per raggiungere la destinazione prevista.
L’impiego più diffuso di questa tipologia di robot riguarda principalmente il trasporto dei materiali all’interno e all’esterno degli stabilimenti, lungo le linee di produzione e assemblaggio e da e verso il magazzino, ad esempio; un’attività ripetitiva, che richiede tempo e certamente non ha valore aggiunto per l’intelletto umano, e quindi propria della robotica collaborativa, tecnologia che sta prendendo sempre più piede nel mondo industriale, proprio in relazione alla possibile sostituzione degli operatori in diverse operazioni non ergonomiche e ripetitive nella maggior parte delle aziende. Questo è vero soprattutto per il mondo dell’assemblaggio, dove i cobot ormai si sono fatti strada all’interno degli stabilimenti. I principali vantaggi degli AMR consistono quindi nell’autonomia, in virtù della loro capacità di guida naturale, nella sicurezza, data dal movimento sicuro tra persone e ostacoli, la velocità di implementazione e configurazione, la flessibilità e la facilità di programmazione e di utilizzo, tramite tablet o smartphone, i costi di installazione e messa in servizio contenuti e, infine, la scalabilità, ovvero la possibilità di gestire la dimensione della flotta in base alle esigenze dettate dalle variazioni del carico di lavoro.
Le applicazioni della robotica collaborativa e mobile
Robotica collaborativa e mobile e intelligenza artificiale sono considerate tra le principali tecnologie abilitanti l’industria 4.0 perché in grado di ridisegnare e ottimizzare i processi di produzione in diversi settori e di modificare il rapporto tra macchina e uomo, così come tradizionalmente inteso. In particolare, i cobot sono una delle principali leve dell’evoluzione 5.0 dell’industria proprio per la capacità di interagire fisicamente e in sicurezza con l’uomo e di condividerne lo spazio, senza rimanere più confinati in una sorta di “gabbia” di separazione. Il robot così diventa in grado di sollevare l’uomo dalle operazioni gravose con un rischio biomeccanico elevato, quali ad esempio il trasferimento e la manipolazione di carichi elevati, l’esecuzione di mansioni ripetitive ed usuranti, e d’altro canto il robot può beneficiare delle abilità individuali dell’uomo, in grado di prevedere e risolvere situazioni imprecise, adattarsi alla flessibilità e alla variabilità dei compiti (Pieskä and Kaarela 2018). Questa sua capacità persiste anche in ambienti arbitrari e non strutturati, in un layout di impianto altamente flessibile, quale quello tipico della piccola media impresa, dove è richiesta una maggiore flessibilità di linea e di prodotto. Il grande vantaggio applicativo assicurato dai cobot sta proprio nella loro capacità di assolvere a una gran quantità di attività diversificate, dalle più semplici alle più complesse. Quello che emerge quotidianamente, dal confronto con le aziende che utilizzano i cobot, è la sostanziale mancanza di limiti all’utilizzo dei robot collaborativi. L’uso dei cobot ha infatti un effetto dirompente sulle operazioni di Pick&Place, un vero must per questi robot, di asservimento macchine utensili come CNC o macchine per lo stampaggio plastico, anche per la produzione di prototipi e piccoli lotti di prodotto, così come automatizzare e ottimizzare la produzione di lotti lunghi, di packaging e pallettizzazione, di controllo qualità, operazione di precisione e ripetibilità, e di assemblaggio, dove, quando dotati di un sensore forza/coppia sul polso possono essere integrati in qualsiasi applicazione, garantendo costantemente l’erogazione della giusta forza nella manipolazione dei componenti.
Nel dossier che segue alcune delle soluzioni di robotica collaborativa e mobile proposte dalle aziende del settore. Buona lettura!
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Ingegnere civile e PhD in Meccanica delle Strutture, ha svolto attività di ricerca nel campo della Meccanica della Frattura presso l’Università di Bologna e l’Imperial College di Londra. Appassionata di tecnologia e meccanica, con circa 15 anni di esperienza come redattrice e responsabile di redazione di riviste tecniche, da alcuni anni collabora con le riviste di Quine Business Publisher del settore Industry e Building, come autrice di articoli e approfondimenti tecnici.
