Interazione uomo-macchina avanzata – nell’edilizia antisismica sono possibili diverse soluzioni per mettere in sicurezza gli edifici. Un’azienda pionieristica nel comasco ha brevettato e produce, in acciaio, dei profilati chiodati in grado di essere ancorati nel calcestruzzo.
di Andrea Forni e Mauro Mazzolini
Come vengono realizzati questi prodotti?
L’acciaio con una profila viene formato e tagliato alla dimensione corretta (in diverse taglie di lunghezza) per poi essere sottoposto al processo di chiodatura con una pressa.
I pezzi in uscita dalla macchina che genera i profili sono stivati in contenitori in acciaio (chiamati anche “cassoni”) i quali alimentano una cella robotizzata con sistema di visione 3D che, in automatico, carca il nastro trasportatore che entra nella pressa chiodatrice.
La cella robotizzata è stata sviluppata sfruttando le tecnologie più avanzate disponibili sul mercato, dal momento che i pezzi sono sistemati in un contenitore per lo stoccaggio intermedio, è stato utilizzato un sistema di visione in grado di identificare il pezzo e comandare il robot per farne il prelievo e poi scarico sul nastro trasportatore. La presa da cassone risulta particolarmente critica in questa applicazione per diverse ragioni:
- I pezzi da prelevare possiedono geometrie semplici e simmetriche. Al contrario di quanto intuitivamente si possa pensare, un sistema di visione per presa pezzi da cassone alla rinfusa riesce a riconoscere meglio pezzi non simmetrici in quanto hanno la possibilità di identificare più forme all’interno dello stesso pezzo e si possono basare su più punti di rifermento e presa per identificare e prelevare il singolo pezzo.
- La strategia di riconoscimento deve tenere conto della possibilità che il robot modifichi lo scenario in ogni presa. Infatti, ad ogni prelievo c’è il rischio che i pezzi vicini a quello prelevato vengano mossi, di conseguenza, non si trovano più nella posizione in cui il sistema di visione li aveva memorizzati. Risulta quindi inevitabile che il robot, in alcuni casi da minimizzare, possa collidere con i pezzi che non sono più nella posizione in cui li aveva identificati il sistema di visione. Sarebbe quindi necessaria una nuova scansione dopo ogni prelievo, questo comprometterebbe però la velocità delle operazioni allungando il tempo ciclo. Per questa ragione si utilizzano delle tecniche di presa che consentono di prelevare pezzi distanti l’uno dall’altro in prelievi successivi ed è necessario trovare un compromesso tra la velocità dell’applicazione, e quindi il raggiungimento del tempo ciclo, e la frequenza delle scansioni.
- Il tempo ciclo richiesto è molto basso. La necessità di alimentare la pressa chiodatrice ininterrottamente, sfruttando al massimo le sue capacità produttive, ha richiesto di spingere al limite tecnologico le dinamiche della cella robotizzata, con conseguente impatto al rialzo sul valore dell’investimento sostenuto dall’azienda. Risulta pertanto necessario fare in modo che i fermi macchina vengano il più possibile minimizzati.
Viste le criticità evidenziate, la complessità dell’applicazione e la necessità di eseguire fisiologicamente attività di cambio produzione, nonostante si voglia perseguire l’obiettivo massimizzare il grado di autonomia della cella robotizzata, rimangono delle situazioni in cui la linea automatica si ferma e necessita dell’intervento di un operatore per poter continuare le attività produttive. Vi è quindi l’esigenza di intervenire tempestivamente per non perdere tempo produttivo e massimizzare così l’efficienza delle operazioni produttive.
Al fine di rispondere a questa specifica esigenza in questa applicazione è stato installato un dispositivo wearable che rappresenta un punto di raccolta unico in cui i lavoratori possono accedere a tutte le informazioni importanti, al fine di organizzare il proprio lavoro in base a ciò che sta realmente accadendo in fabbrica, come ad esempio lo stato di avanzamento della produzione, allarmi che possono sorgere o eventi specifici che richiedono l’intervento dell’operatore sulla macchina o sul sistema autonomo interessato. Si tratta di un braccialetto elettronico che, attraverso una semplice interfaccia grafica, consente di standardizzare il modo in cui le informazioni necessarie vengono presentate al lavoratore diventando un ideale raccoglitore di informazioni di facile accesso.
La principale innovazione introdotta è quindi quella di consentire l’interazione uomo-macchina utilizzando componenti indossabili wireless adatti per lavorare in ambiente industriale. Queste tecnologie non devono essere confuse con quelle utilizzate per i comuni smartwatch, progettati per il consumo di massa. Quest’ultimi risultano inadeguati per risolvere le esigenze sopra riportate in quanto non possiedono il livello di sicurezza e robustezza necessari negli ambienti critici e il loro deterioramento è più veloce di quanto richiesto dagli standard industriali. Infine, gli smartwatch sono composti da dispositivi complessi quali touchscreen, GPS, accelerometri e altri sensori e possiedono molte funzionalità che rischiano di confondere o attirare l’attenzione del lavoratore su informazioni o attività non utili.
Il dispositivo wearable per la fabbrica deve invece essere un oggetto specificatamente progettato per l’utilizzo in fabbrica, costituito da materiali robusti e adatti a lavorare in contatto con la persona in ambienti critici, rispettando gli stringenti requisiti di sicurezza. Inoltre, deve presentare un’interfaccia semplice e intuitiva in modo da fornire le informazioni in maniera rapida, chiara e non interpretabile.
Oltre a questo specifico esempio, numerose sono le applicazioni che possono trarre beneficio dall’utilizzo di questi strumenti avanzati di interazione uomo-macchina.
Il beneficio principale è dato dalla possibilità di monitorare costantemente lo stato delle macchine. Al giorno d’oggi i sistemi automatici e autonomi stanno sempre più sostituendo le macchine manuali nelle fabbriche, aumentando la sicurezza e la produttività. Queste macchine non necessitano della costante attenzione da parte dell’operatore, la quale è richiesta solo in particolari fasi: avviamento, arresto, caricamento, situazioni di allarme, ecc. Pertanto, il lavoratore ha la possibilità di monitorare più macchine contemporaneamente e quando una di queste necessita del suo intervento, normalmente viene emesso un segnale per attirarne l’attenzione. Potrebbe essere un segnale acustico, l’accensione di una lampada della colonnina luminosa, un messaggio sullo schermo di un PC o altro. La possibilità di avere al polso un collettore di questi segnali, mostrati in modo semplice e strutturato per macchina, rappresenta un supporto efficiente per il lavoratore, che può organizzare e gestire il proprio lavoro in modo più ordinato ed efficace.
Un ulteriore vantaggio che questi dispositivi possono portare in fabbrica riguarda l’aumento del livello di sicurezza aziendale. Chi frequenta gli ambienti di fabbrica sa che sono presenti molti segnali, indicatori luminosi, suoni, cartelli appesi alle pareti al fine di preservare le condizioni di sicurezza dei lavoratori. È tuttavia ulteriormente noto che il rumore, la distrazione, l’abitudine a svolgere mansioni in modalità non sicura, sono spesso cause di situazioni pericolose per i lavoratori. La possibilità di notificare la presenza di eventi, situazioni, zone pericolose direttamente sul polso del lavoratore, rappresenta una nuova frontiera per la comunicazione dei segnali di sicurezza che permette di attirare l’attenzione del lavoratore in modo più diretto.
Il contesto industriale presenta diverse ulteriori possibili applicazioni di utilizzo dei dispositivi wearable, talvolta immaginabili solo negli specifici contesti della singola azienda con l’obiettivo di aumentare il livello di coordinamento tra i lavoratori e i flussi produttivi.
Andrea Forni e Mauro Mazzolini sono cofondatori di J&W (www.jay2you.com), una startup innovativa nata nel 2018 con l’idea sviluppare prodotti wearable per utilizzo in ambienti industriali. Willie è il primo dispositivo wearable messo sul mercato. Si tratta di un braccialetto composto da 18 led che possono essere configurati a piacere per segnalare eventi importanti per gli operatori di fabbrica. I braccialetti sono progettati specificatamente per la fabbrica, con materiali robusti e anallergici e sono pertanto utilizzabili in sicurezza in qualsiasi ambiente produttivo.
L’applicazione robotizzata descritta è stata realizzata da Synesis (www.synesis-consortium.eu), società attiva nel panorama delle soluzioni innovative per l’automazione industriale, presso GL Locatelli (www.adermalocatelli.it) azienda che progetta e produce ancoraggi in acciaio per i settori delle costruzioni in calcestruzzo, della prefabbricazione, dell’installazione di impianti termotecnici ed elettrici e non ultimo per le facciate ventilate.
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