Collaborazione Uomo-Robot - Serie Impresa 4.0 (parte 1)

La robotica collaborativa industriale

Nella storia dell’uomo, ogni rivoluzione industriale ha portato allo sviluppo di nuove tecnologie con lo scopo di rendere i processi produttivi sempre più performanti ed efficienti. L’avvento della quarta rivoluzione industriale ha comportato l’introduzione di diverse innovazioni, tra cui quelle basate sui così detti sistemi cyber-fisici. In tale contesto, la robotica collaborativa è indubbiamente una delle tecnologie più rivoluzionarie dell’Industria 4.0. Si tratta di una forma di robotica industriale che ammette un’interazione fisica tra uomo e robot, permettendo di condividere attività e spazi di lavoro al fine di svolgere compiti produttivi comuni. Rispetto alle celle “tradizionali”, l’operatore ha la possibilità di interagire con il sistema robotizzato in modo flessibile ma al contempo sicuro. Qualora vengano rispettati determinati requisiti progettuali di sicurezza, la segregazione delle rispettive attività ed aree di lavoro per mezzo di barriere non risulta più necessaria. L’obiettivo principale è quello di unire le caratteristiche inimitabili dell’elemento umano, quali ad esempio flessibilità, capacità decisionale ed intraprendenza, con i vantaggi tipici dell’automazione, come ad esempio ripetibilità, capacità di carico ed accuratezza. Questa condizione permette di ottenere un miglioramento del benessere lavorativo delle persone e, al contempo, un vantaggio competitivo per l’azienda.

I vantaggi che ne risultano sono molteplici. Uno di questi riguarda il miglioramento delle condizioni di lavoro degli operatori, soprattutto da un punto di vista ergonomico. Un robot collaborativo può essere impiegato in un processo manifatturiero come assistente al fine di salvaguardare l’operatore da quelle attività che risultano essere meno sicure, poco salutari o che comportino sovraccarichi fisici e/o cognitivi. Questo permette l’implementazione di sistemi produttivi socialmente sostenibili e centrati all’uomo, in cui la tecnologia è al servizio della persona e non viceversa. Un ulteriore vantaggio riguarda la possibilità di migliorare le condizioni di sfruttamento ed accessibilità delle aree produttive. La mancanza di barriere di sicurezza permette agli operatori ed ai flussi di materiale un accesso più rapido ed agevole agli spazi di lavoro. Grazie all’interazione uomo-macchina, è inoltre possibile incrementare la capacità produttiva: il robot può assumere il ruolo di collaboratore a supporto degli operatori impiegati nei compiti produttivi, permettendo la parallelizzazione delle attività e una conseguente riduzione dei tempi ciclo. Anche la qualità può essere migliorata attraverso l’implementazione di sistemi di produzione collaborativi. Un robot collaborativo può essere utilizzato per svolgere quelle parti di processo che risultano particolarmente instabili o problematiche, permettendo un miglioramento della qualità di prodotto. Infine, attraverso la condivisione dei compiti, è inoltre possibile impiegare in modo migliore la manodopera specializzata. Di fatti, un robot collaborativo può essere sfruttato per svolgere attività a basso valore aggiunto e a ridotta valorizzazione del compito, permettendo agli operatori di impiegare al meglio le proprie abilità ed il proprio tempo concentrandosi su attività a più alto profilo.

Verso l’automazione flessibile combinando robotica riconfigurabile e apprendimento automatico

Nell'automazione industriale convenzionale i robot vengono spesso scelti perché la loro struttura cinematica e la loro forza si adattano ai requisiti di compiti e spazi predefiniti. Inoltre, i movimenti di questi robot vengono programmati da esperti. In ambienti di produzione flessibile nelle PMI i compiti possono cambiare ogni giorno o ogni ora e l'approccio classico all'automazione è meno adeguato in questi casi. Robot convenzionali scelti per un’applicazione possono risultare difficilmente adattabili per altre, portando alla necessità dell’acquisto di nuovi robot e/o al dispendio di molto tempo per la riprogrammazione. Inoltre, programmatori qualificati con le conoscenze necessarie potrebbero non essere disponibili. Tra le vie promettenti in futuro per ottenere un'elevata efficienza produttiva in contesti flessibili, troviamo quella di combinare sistemi robotici modulari e facilmente riconfigurabili, sia a base fissa che mobile, con metodi di programmazione rapida “user-friendly” e apprendimento automatico. Questi ultimi, per esempio, possono abilitare in futuro una programmazione sulla base di semplici dimostrazioni del compito da eseguire da parte di un operatore (apprendimento per imitazione).