Robotica Industriale

Un sostituto dell’uomo? No. Potenza, flessibilità, sensibilità, precisione, velocità, capacità di operare in uno spazio ristretto, capacità di comunicare con l’ambiente. Questo è il robot.

Facciamo un passo indietro. Secondo la Robot Institute of America “un robot è una struttura meccanica multifunzionale e riprogrammabile, progettata per spostare materiali, parti, utensili o dispositivi specializzati secondo movimenti variabili programmati per l’esecuzione di una varietà di compiti diversi”.

Più specificatamente, un robot industriale, secondo la norma ISO TR/8373-2.3 è "un manipolatore con più gradi di libertà, governato automaticamente, riprogrammabile, multiscopo, che può essere fisso sul posto o mobile per utilizzo in applicazioni di automazioni industriali".

Le aziende avvertono la necessità di aumentare gli standard di sicurezza e facilitare al tempo stesso i lavoratori riducendo il carico di lavoro dovuto a mansioni gravose e ripetitive.

I robot comunicano con unità di controllo, così come con l’uomo, grazie a interfacce ergonomiche, con software e attrezzature dedicati. Può capitare che un’unica cella integrata possa ospitare le funzionalità dei robot, dei controllori, delle periferiche, del software e di altri componenti meccanici.

I robot presentano svariate capacità di carico, anche di centinaia di kg, con sbracci che consentono di governare con efficacia l’ambiente circostante. La tecnologia di motion control che caratterizza i robot di ultima generazione offre una ottima ripetibilità di posizionamento e delle traiettorie, oltre ad una precisione sempre migliore rispetto ai robot precedenti.

A seconda dell’applicazione si distinguono tra quattro tipologie di robot industriali. Quattro, più uno. Naturalmente, possedere un insieme di robot specializzati non è una garanzia di efficientamento produttivo. Il trucco sta nel saperli programmare e integrare con gli altri attori della fabbrica. È per questo che noi di Adgenera ci siamo!

Quattro, più uno

Robot cartesiani
Come si intende dal nome, si spostano su assi lineari. Rispetto agli altri robot industriali hanno dimensioni maggiori, oltre ad un maggiore payload e raggio d’azione. Sono anche conosciuti con i nomi di robot a portale, robot xyz, ICS, acronimo di Integrated Combination System. Sono costituiti da due o più assi elettrici, ciascuno dei quali presenta un solo grado di libertà. I robot cartesiani sono relativamente semplici da programmare e da comandare. Per quanto riguarda le capacità, questa tipologia di robot si caratterizza per una buona precisione. Infatti, spesso sono impiegati in operazioni quali l’asservimento delle macchine utensili e nella logistica pick and place. Dunque, in contesti in cui la precisione è fondamentale.

Robot antropomorfi a 6 assi
Sono detti anche robot articolati, sono caratterizzati da 6 gradi di libertà. L’insieme dei giunti consente una mobilità flessibile e ottimale per la movimentazione o il montaggio in coordinate varie, riproducendo i movimenti di un braccio umano, mano inclusa. La loro flessibilità fa sì che questi siano applicati in molteplici contesti, nonostante il loro costo maggiore e la complessità nella programmazione. Sempre più frequentemente, i robot antropomorfi sono di tipo collaborativo

Robot SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm)
Sono più giovani, nati all’inizio degli anni ’70. Sono costituiti da due bracci articolati a un piano orizzontale e da un asse z, unico asse in cui avviene il movimento. I robot SCARA quindi sono indicati nelle operazioni di inserimento verticale che richiedono rotazioni su uno stesso piano. Le operazioni di assemblaggio più semplici, senza una completa orientazione, sono svolte dai robot SCARA, che si distinguono da quelli articolati per la loro maggior precisione e un miglior prezzo, oltre che da un numero minore di gradi di libertà. Sono tuttavia più veloci rispetto a quelli cartesiani grazia alla possibilità di agire su un unico piano.

Robot paralleli
Utilizzati per operazioni di maneggiamento di oggetti leggeri e di piccole dimensioni, dove è necessaria la precisione: si pensi all’industria farmaceutica ed elettronica. Movimenti rapidi, sincronizzati o indipendenti sono generati da due o tre assi rotanti o prismatici che lavorano in parallelo, collegati ad una base comune. La stragrande maggioranza dei robot paralleli sono di tipo Delta, chiamati anche spider. Possono possedere 3, 4 o 6 assi, lavorano su un perimetro esteso e sono caratterizzati da ottime accelerazione e velocità.

Robot collaborativi
Infine, una categoria trasversale è rappresentata dai Robot collaborativi, o Cobot. Questi lavorano a contatto con l’uomo, senza l’ausilio di separatori o dispositivi di sicurezza. Per questo, i robot collaborativi sono preferiti in situazioni dotate di variabilità elevata o spazi ristretti. La sicurezza dell’uomo è garantita da sensori esterni che forniscono i dati all’unità di controllo. Non solo, un Cobot deve rispettare molte norme, riguardanti ad esempio la loro velocità, la loro temperatura e la distanza di sicurezza da tenere con l’uomo. L’avvento dei Cobot ha avuto un impatto anche nella progettazione logistica del contesto lavorativo, dando la possibilità di operare in spazi limitati, progettati all’insegna dell’ergonomia. Lo studio adeguato del robot e degli spazi eviterà ferite in caso di contatto accidentale tra l’uomo e il robot.

Robot antropomorfi a 6 assi
Sono detti anche robot articolati. Riproducono i movimenti di un braccio umano, mano inclusa. Un insieme di giunti, ciascuno dei quali caratterizzato da 4 a 7 DOF, consentono una mobilità flessibile e ottimale per la movimentazione o il montaggio in coordinate varie. La loro flessibilità fa sì che questi siano applicati in molteplici contesti, nonostante il loro costo maggiore e la complessità nella programmazione. Sempre più frequentemente, i robot antropomorfi sono di tipo collaborativo.

Robot collaborativi
Infine, una categoria trasversale è rappresentata dai Robot collaborativi, o Cobot. Questi lavorano a contatto con l’uomo, senza l’ausilio di separatori o dispositivi di sicurezza. Per questo, i robot collaborativi sono preferiti in situazioni dotate di variabilità elevata o spazi ristretti. La sicurezza dell’uomo è garantita da sensori esterni che forniscono i dati all’unità di controllo. Non solo, un Cobot deve rispettare molte norme, riguardanti ad esempio la loro velocità, la loro temperatura e la distanza di sicurezza da tenere con l’uomo. L’avvento dei Cobot ha avuto un impatto anche nella progettazione logistica del contesto lavorativo, dando la possibilità di operare in spazi limitati, progettati all’insegna dell’ergonomia. Lo studio adeguato del robot e degli spazi garantirà la massima sicurezza nel contatto con l’uomo.

Ne vale la pena?

Insomma, si tratta di costruzioni complesse che richiedono un certo investimento. Quello che ci sentiamo dire più spesso dalle aziende Clienti più piccole che si rivolgono a noi per un primo consulto, quelle che ancora non dispongono di un impianto ben automatizzato, è “Ma ne vale la pena? L’investimento iniziale viene effettivamente ripagato?”. Le aziende che ci hanno scelto possono testimoniare come investire nella robotica automatizzata agevola non solo il lavoratore, ma consente di avere un minor rischio d’errore e una tracciatura delle operazioni.

Quando uomo e robot lavorano vicini in sicurezza, quando cioè l’uomo lavora con un robot speciale, uno collaborativo, detto anche cobot, gli spazi di lavoro sono ridisegnati e i costi di logistica si abbassano. Oltre alla sicurezza e alla riduzione dei costi, inserire la robotica nella propria azienda porta ad un notevole incremento della qualità nella produzione. La possibilità di avere processi e prodotti standardizzati è ad esempio uno dei fattori determinanti per un risultato accurato e ripetibile.