123 AO 393 Ottobre 2016 – Tav Rot Macchine al fianco dell’uomo

Operatori instancabili e precisi in grado di sollevare l’uomo da compiti pesanti e ripetitivi, aprendo la via ad apprendimento macchina e Industria 4.0: a che punto è il mercato della robotica collaborativa?

Con Alessio Cocchi di Universal Robots, Cristian Randieri di Intellisystem Technologies, Marco Filippis di Mitsubishi Electric, Maurizio Ravelli di Tiesse Robot, Tobias Daniel di Comau Robotics

I robot collaborativi sono una particolare tipologia di robot antropomorfi evoluti in grado di lavorare a fianco dell’operatore, chiamati anche ‘co-bot’, dalla crasi dell’inglese collaborative robot. Dato che devono lavorare a stretto contatto con l’uomo, requisito fondamentale per il loro impiego è la tutela dell’operatore, ragion per cui devono ottemperare alle stringenti normative previste in termini di sicurezza sui luoghi di lavoro. Al contempo, la salvaguardia del lavoratore deve sposare l’incremento delle prestazioni: in particolare, i sistemi di robotica collaborativa possono offrire elevata flessibilità delle operazioni assolte e capacità di rilevare eventuali ostacoli e di adottare strategie alternative all’interruzione dei loro movimenti, senza fermare il ciclo produttivo. Caratteristica saliente di questi robot è infatti la prontezza di percepire non solo la presenza dell’uomo, ma anche l’ambiente in cui lavorano, per muovervisi insieme all’addetto umano. Questo è possibile grazie ai sofisticati sensori, ai sistemi di visione artificiale e anticollisione di cui sono dotati. L’insieme di queste tecnologie a bordo non solo consente agli odierni robot collaborativi di coordinarsi con l’uomo in piena sicurezza, senza bisogno di protezioni e barriere, ma anche di interagire con l’ambiente adattandosi al contesto applicativo specifico, potendo anche apprendere dall’operatore i compiti da svolgere. Intelligenza e capacità di apprendimento inaugurano pertanto orizzonti applicativi enormi per la robotica collaborativa nell’industria, aprendo anche la via all’interconnessione con altri sistemi e macchine, svolgendo un importante ruolo nell’implementazione dell’intelligenza diffusa e del concetto di Industry 4.0. Automazione Oggi ha sentito in proposito il parere di alcuni rappresentanti di note aziende del settore.

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Di seguito si riporta l’estratto dell’Intervista riguardante le risposte date da parte del Presidente e CEO Cristian Randieri.

Automazione Oggi: Accuratezza di manipolazione, abilità senso-motorie, sicurezza, capacità di apprendimento: quali caratteristiche hanno i robot collaborativi di ultima generazione? In quali direzioni è impegnata la ricerca e sviluppo della vostra azienda?

Cristian Randieri, presidente e CEO di Intellisystem Technologies (www.intellisystem.it): I robot collaborativi sono particolari robot industriali di nuova generazione pensati per lavorare insieme all’uomo, affiancandolo in totale sicurezza, ovvero senza alcuna barriera o gabbia protettiva a dividerli. Nella robotica tradizionale, per questioni di sicurezza, le macchine erano progettate per bloccarsi in caso di contatto con l’operatore umano. Oggi, grazie all’adozione delle più moderne tecnologie della robotica è possibile progettare e realizzare robot capaci di trovare strategie alternative, senza spegnersi e di conseguenza senza rallentare il processo produttivo. In base a questo concetto, i ‘co-bot’ non sono altro che particolari robot antropomorfi, ovvero automi industriali dotati di bracci meccanici, telecamere e sensori, specializzati nello svolgimento di compiti specifici, che ‘imparano’ direttamente sul campo, memorizzando e replicando manovre mostrate loro pochi minuti prima da un operatore umano. Quasi sempre si tratta di lavori ripetitivi e usuranti, che vengono affidati a un robot per aumentare l’efficienza della filiera produttiva. Questo li differenzia dai robot industriali tradizionali, che per funzionare hanno bisogno di essere programmati. I robot collaborativi affiancano l’operaio interagendo con lui nello stesso ambiente, come un instancabile aiutante in grado di svolgere operazioni ripetitive o pericolose e di dare cadenza e sequenzialità al lavoro svolto.

A.O.: Quali tecnologie consentono ai robot collaborativi di entrare negli ambienti produttivi a supporto del lavoro dell’uomo?

Randieri: La convivenza è resa possibile grazie a sofisticati meccanismi di sicurezza di cui sono dotati questi robot, basati sul controllo della forza e sul costante monitoraggio dell’ambiente circostante. Sofisticate telecamere ad alta risoluzione e speciali sistemi anticollisione li rendono in grado di coordinare i loro movimenti con quelli dei lavoratori umani, scongiurando la possibilità di incidenti. I robot collaborativi, nel caso in cui vi siano ostacoli al proprio movimento pre-programmato, sono infatti in grado di scegliere direzioni alternative lungo le quali continuare il proprio movimento, mantenendo quindi la propria produttività, oppure di rallentare o fermarsi quando nessuna delle alternative praticabili è tale da consentire al robot di continuare il proprio compito in sicurezza.

A.O.: Vi sono difficoltà ancora da superare per la diffusione delle tecnologie di automazione collaborativa?

Randieri: I robot collaborativi e le loro applicazioni sono ormai sinonimo di produttività, flessibilità e scalabilità per tutte le aziende che li adottano. Possono essere più o meno autonomi e stanno rivoluzionando i settori della logistica e dell’automazione di fabbrica. Molte applicazioni però ancora oggi sono difficili o quasi impossibili da automatizzare, oppure, più spesso, è necessario mantenere la destrezza e la versatilità dell’operatore umano, affiancandolo con un robot per agevolarne i compiti. Il mercato industriale ne riconosce quindi le potenzialità, ma allo stesso tempo si registrano timori sulle condizioni di sicurezza, i limiti normativi, l’orizzonte delle responsabilità, le procedure di progettazione e documentali da mettere in atto quando si intende adottare un robot collaborativo. Vi sono inoltre i vari aspetti afferenti l’usabilità del sistema robotizzato collaborativo: comfort di utilizzo, percezione della sicurezza e impostazioni orientate all’ergonomia sono aspetti determinanti nell’integrazione di applicazioni collaborative intuitive e naturali. A questo si affianca la necessità da parte delle aziende di avere a disposizione delle postazioni di lavoro ‘intelligenti’, in grado cioè di adattarsi alla tipologia di operatore e di lavorazione, in modo tale da migliorare le condizioni di lavoro del personale e insieme del prodotto stesso.

A.O.: In quali settori i robot collaborativi hanno maggiore diffusione? In quali applicazioni nello specifico?

Randieri: Il settore automotive è stato uno dei primi ad adottarli. Le grandi case automobilistiche internazionali utilizzano abitualmente i robot collaborativi traendone grandi vantaggi: qui lavorano su particolari linee di montaggio, quali quelle che riguardano la testata motore, con il compito di inserire le candele di accensione nella sede corretta per lo più in fori poco accessibili delle testate, garantendo precisione e delicatezza, evitando collisioni e possibili danneggiamenti delle parti che entrano in contatto tra loro. Questa operazione precedentemente era svolta da un operaio costretto ad assumere continuamente posture scorrette, alla lunga dannose per la schiena e svantaggiose per la produzione. Nelle applicazioni automotive l’approccio collaborativo nei robot si basa su due principi fondamentali: primo, la rilevazione della forza impressa durante il movimento, che permette di scegliere se fermare il movimento del braccio robotico o comandare di cedere, comportandosi quasi da molla, se la forza incontrata supera quella impostata nella programmazione. Secondo, l’utilizzo di una speciale pinza cedevole che si deforma in caso di impatto. Per quanto riguarda altri settori, ultimamente anche le PMI dei comparti agroalimentare ed elettronico hanno deciso di adottare i robot collaborativi per aumentare la produttività e organizzare meglio movimentazione e imballaggio delle merci nei propri magazzini. Questo è possibile anche perché i robot collaborativi sono veri e propri robot industriali, caratterizzati da un prezzo relativamente contenuto: alcuni modelli si possono acquistare per un importo pari al valore di un’auto di fascia media, rappresentando di fatto un investimento alla portata di quasi tutte le PMI italiane, ammortizzabile in breve tempo, poiché un robot collaborativo si può intendere come un operaio multi-uso a supporto di un operaio specializzato, che può concentrarsi sui lavori più strategici lasciando quelli noiosi e ripetitivi alla macchina automatica. Questo è un esempio pratico di lavoro di squadra e co-working, la nuova frontiera degli strumenti per il manufacturing, in cui questi preziosi robot, leggeri, trasportabili, compatti e facili da programmare, rappresenteranno l’essenza del nuovo paradigma di automazione.

A.O.: Che impatto avranno i robot collaborativi nel ripensamento/suddivisione delle mansioni degli operatori?

Randieri: La presenza dei robot nei luoghi di lavoro solleva diversi quesiti in termini di formazione e adattamento delle classiche mansioni degli operatori, i quali, come avviene per altri settori, spesso temono che i robot possano rubare i loro posti di lavoro. Il futuro insieme ai robot, collaborativi o meno, resta ancora un’ipotesi tutta da provare. Tradizionalmente in Italia la linea produttiva della PMI non è mai stata automatizzata come nelle grandi industrie: automatizzare con i robot tradizionali è un investimento che richiede tante risorse economiche senza la garanzia di poterle recuperare. Oggi però lo scenario inizia a cambiare e l’impiego di robot collaborativi implicherà il ripensamento e la suddivisione delle mansioni degli operatori: l’operaio che intende adoperare un robot collaborativo deve cambiare modo di pensare e organizzare il proprio lavoro, discriminando le mansioni che deve svolgere in prima persona da quelle che può affidare al robot. In tale ottica, l’operaio deve istruire il robot delegandogli le operazioni noiose e ripetitive, proprio come fosse un assistente. Sarà quindi compito dell’operatore individuare i giusti utensili per il robot, fornendogli le corrette istruzioni fino al punto in cui non dovrà più controllarlo. L’obiettivo è fare in modo che l’operatore umano debba solo supervisionare il robot, senza doverlo seguire in ogni suo movimento. Il robot potrà addirittura imparare da solo, dall’esperienza che maturerà nel tempo: diventerà sempre più veloce e ‘sicuro di sé’, riuscendo a svolgere lavori senza dover essere istruito, riconoscendo subito i lavori da eseguire, calibrandosi da solo. Nel caso poi in cui dovesse incontrare dei problemi, il sistema che controlla il robot chiederà una verifica da parte del supervisore umano.

A.O.: L’ingresso dei robot collaborativi negli ambienti produttivi può avere un ruolo abilitante in ottica di Industry 4.0?

Randieri: La quarta rivoluzione industriale ha modificato il modo di fare impresa, mettendo a disposizione nuove idee, strumenti e tecnologie innovative in grado di trasformare radicalmente le nostre aziende. La robotica collaborativa rappresenta oggi una delle maggiori novità che induce grandi cambiamenti nel modo di fare robotica industriale, e non solo. La centralità dell’uomo, il disegno degli spazi di lavoro e l’organizzazione dei compiti di produzione sono completamente diversi dall’impianto tradizionale: vicinanza, assistenza a compiti gravosi e ripetitivi, ergonomia facilitata, tempi ciclo condivisi e interattivi, sono solo alcuni dei principali aspetti dei modi ibridi di lavorazione. L’uomo e il robot partecipano agli stessi task nello stesso spazio. Sono fortemente convinto che i robot collaborativi avranno un ruolo abilitante nel contesto Industry 4.0, poiché ogni azienda per restare competitiva deve adeguarsi alle moderne tecnologie, senza restare a guardare il progresso della concorrenza. Tengo a ribadire che i robot collaborativi non rappresentano una spesa proibitiva, in particolare se si tiene conto del ritorno dell’investimento, che può arrivare in breve tempo. In tutti i casi in cui i robot collaborativi sono stati impiegati non solo hanno migliorato le condizioni lavorative e di salute degli operai, ma sono stati determinanti nell’aumento del TQM (Total Quality Management), ovvero garanzia di alta qualità in tutte le fasi del lavoro, con particolare riferimento a quelle caratterizzate da un maggiore utilizzo di manualità e basso margine di automazione. Inoltre, nel nostro Paese il mercato del lavoro è sempre più anziano, l’età lavorativa e pensionabile aumenta ogni anno e a breve si andrà in pensione dopo i 70 anni. Di conseguenza, sarà sempre più necessario trovare strumenti che semplifichino i lavori pesanti. I robot collaborativi diventeranno così una scelta ‘obbligata’.

Tavola Rotonda – Automazione Oggi N. 393 (Ottobre 2016), pubblicata da M. Zambelli.

Per scaricare l’Intervista completa pubblicata sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/it/portfolio/ao-ottobre-2016-2.