Introduzione ai robot collaborativi
I robot collaborativi, detti anche cobot, sono bracci robotici con 6 gradi di libertà, caratterizzati da flessibilità applicativa e dalla possibilità di operare in “collaborazione” con l’uomo, condividendone spazi e mansioni. Questo è possibile grazie alle misure di sicurezza evolute che integrano, che permettono loro di “avvertire” (tramite sensori, radar, laser perimetrali) la presenza umana, modificando così i parametri operativi di velocità e forza e non causare danno all’operatore con urti accidentali.
I cobot sono stati compiutamente ideati e commercializzati da Universal Robots per la prima volta nel 2008. Sono una forma di robotica nata per rispondere alle esigenze di flessibilità delle piccole e medie aziende. Con il passare del tempo – grazie ad alcuni evidenti vantaggi produttivi, ergonomici, di semplicità di interazione – sono diventati una forma di automazione prescelta anche dalle grandi aziende, le quali possono riconoscere e scegliere di automatizzare in maniera collaborativa, anche singole porzioni di processi complessi automatizzati, per il resto, in maniera tradizionale.
Rispetto alla robotica tradizionale (antropomorfa) i cobot si distinguono per la semplicità e immediatezza di programmazione (soprattutto nelle prime basilari applicazioni produttive) che riduce i tempi di deployment e facilita il passaggio da un’applicazione ad un’altra.
A differenza degli antropomorfi, i cobot – previa analisi del rischio condotta sull’applicazione nel suo complesso – possono operare anche al di fuori di recinzioni e barriere protettive. Questo consente di ridurre il consumo di spazio in azienda, ridurre le spese per la messa in sicurezza, consente di non segregare aree produttive e, soprattutto, permette un agile dislocazione e riallestimento del robot in aree diverse.
Vantaggi dei robot collaborativi
I cobot garantiscono molti vantaggi alle aziende che se ne dotano. Abbiamo già accennato al tema della flessibilità, entriamo ora nel dettaglio.
La flessibilità garantita dai cobot è di tipo applicativo. Il cobot – almeno nell’accezione sviluppata da Universal Robots – è una quasi macchina. Ovvero una forma di automazione sicura, dotata di 17 safety native integrate, che per essere realmente applicata ha bisogno di un end effector (sia esso un organo di presa per la movimentazione di materiali, un avvitatore, una torcia di saldatura, un sistema di visione per il controllo qualità, ecc ecc). Gli accessori associati ai cobot UR sono sviluppati da aziende terze che provvedono a ingegnerizzare soluzioni compatibili al 100% con i cobot UR e il cui funzionamento è immediato (il cosiddetto plug&play: grazie a un software preintegrato il cobot riconosce immediatamente l’accessorio installato ed entra in funzione secondo il programma che deciso dall'operatore).
Va da sé che questa facilità di integrazione permette con lo stesso cobot (con accessori e complementi diversi) di automatizzare diverse applicazioni, siano esse di movimentazione (come pallettizzazione, pick&place, bin picking, asservimento macchine/carico - scarico) o di assemblaggio (avvitatura, serraggio) o – ancora – di saldatura. I cobot sono quindi forme di automazione che rispondono molto bene all’esigenza delle aziende (soprattutto medio piccole) di non congelare l’investimento in una singola applicazione. Al cambio di scenario di mercato (o all’uscita di produzione della referenza che ha giustificato il ricorso all’automazione) il robot tradizionale si rivelerebbe inutile e sorpassato proprio a causa della sua elevata specializzazione (rigidità) e l’azienda sperimenterebbe un serio problema di recupero del proprio investimento.
Questo con i cobot non avviene, proprio in virtù della loro capacità di rispondere (in tempi brevi ed economicamente sostenibili) ai cambi di produzione.
I cobot sono forme di automazione che incrementano il tasso di sicurezza ed ergonomia in fabbrica. Partiamo dalla sicurezza. Come abbiamo accennato i cobot sono dotati di safety (tra cui tempo e distanza d’arresto) personalizzabili e controllabili dall’operatore. Un cobot nudo e crudo non potrà nuocere all’operatore, perché le safety integrate ne limitano forza e velocità al contatto con l’operatore. Diverso il discorso degli accessori che gli vengono applicati. Essi possono essere taglienti, appuntiti, emettere luci o radiazioni elettromagnetiche. Per questo motivo l’assessment va condotto sempre sull’applicazione nel suo complesso. Nell’85% dei casi i cobot UR applicati in produzione non necessitano di protezioni e barriere. Ma i cobot aumentano la sicurezza anche in un’altra accezione.
Infatti i cobot sollevano gli operatori da una serie di operazioni routinarie, faticose, facilmente lesive per l’apparato muscolo scheletrico (come il sollevare pesi, o il saldare, o l’avvitare con strumenti a coppia elevata le cui vibrazioni si riversano sulle articolazioni del polso dell’operatore). In questo senso i cobot apportano un decisivo contributo ergonomico alle operazioni produttive.
Limiti dei robot collaborativi
I limiti dei cobot sono essenzialmente legati alla loro struttura. Un cobot non potrà sollevare la scocca di un’automobile o un collo il cui peso è superiore alla capacità di carico. Così come non potrà dislocarlo in un raggio superiore alla propria portata. Questo, però, vale per tutti i robot. Quindi i limiti dei cobot – al pari di quelli dei robot cosiddetti tradizionali – vanno ricercati nell’operazione da eseguire. Va cioè analizzata l’attività che si decide di automatizzare e compreso se un cobot può essere la forma di automazione giusta. UR propone una gamma di 6 cobot con capacità di carico e sbraccio progressivamente maggiori, da 3 a 30 kg, da 500 mm a 1,75 metri. Quindi anche la scelta del cobot giusto – per evitare il sovradimensionamento dell’applicazione – va eseguita avendo ben chiaro i valori di carico e reach che l’applicazione realmente richiede.
Nel corso del tempo altri limiti (precisione, ripetibilità) che prima ostacolavano l’adozione di cobot in determinate applicazioni produttive, sono stati via via attenuati fin quasi a scomparire. Oggi i cobot UR offrono performance di precisione e ripetibilità (fino a +/- 0,03 mm) che li rendono applicabili in quasi ogni tipo di attività ad esclusione di quelle in cui – ovviamente – i requisiti di precisione sono ancora più stringenti.
Utilizzo dei cobot in diversi settori industriali
I cobot UR sono applicati in decine di settori produttivi diversi, dove contribuiscono a creare condizioni di automazione flessibili, democratiche, leggere. Dall’automotive e la subfornitura, al food&beverage, dal medicale alla ricerca, dalla formazione alla plastica, dall’elettronica alla meccanica.
In ciascun settore esprimono e realizzano vantaggi specifici.
Se nel food consentono di automatizzare operazioni di packaging, pallettizing, labelling, garantendo migliori performance, ripetibilità e produttività, nell’elettronica garantiscono precisione e prevengono – anche grazie all’evoluto controllo di forza di cui sono dotati – danni a componenti delicati e costosi nelle fasi di manipolazione
Nella meccanica (dove automatizzano tanto compiti di assemblaggio e asservimento macchine, quanto di saldatura, finitura, avvitatura) garantiscono precisione, produttività e sollevano gli operatori da operazioni scarsamente ergonomiche.
Nella scienza e nella ricerca proteggono gli esseri umani dall’essere esposti a sostanze tossiche o dannose.
Nella scuola e nella formazione consentono un trasferimento di competenze semplice e proficuo, che consente di innalzare il livello di alfabetizzazione robotica e aumentare l’employability degli studenti.
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