Nel 2018 il mercato dei robot collaborativi è cresciuto del 60%. I motivi del loro successo sono numerosi, come è stato spiegato durante “L’evoluzione della robotica collaborativa”, il workshop organizzato da SICK, Universal Robots e Alumotion lo scorso 5 aprile.
“Innanzitutto i cobot sono semplici da utilizzare, addirittura è possibile guidare manualmente il braccio robotico per fargli apprendere i movimenti di presa”, ha spiegato Fabio Facchinetti, Operational Manager di Alumotion. “Lavorano in spazi aperti e condivisi con l’operatore, sono leggeri, quindi possono essere spostati in diverse postazioni di lavoro, sono economicamente abbordabili, ma soprattutto sono flessibili”.
Un tema, quello della flessibilità, sempre più importante. Con l’abbandono della produzione di massa a favore di una produzione lotto 1, il set-up delle macchine deve essere sempre più rapido per evitare dannose interruzioni del flusso di lavoro. Ecco perché la programmazione semplice tramite una procedura “teaching by using” risulta essere vincente.
“Non solo i cobot premiano la flessibilità produttiva grazie ad un’estrema facilità d’uso”, ha dichiarato Alessio Cocchi, Country Manager di Universal Robots Italia, “ma è stato dimostrato che la collaborazione uomo-robot è più produttiva dell’85% rispetto al lavoro svolto autonomamente dall’operatore o dal robot. I cobot, che di fatto sono dei tool e non delle macchine, sono molto di più del tradizionale robot: sono più semplici, più avanzati tecnologicamente e più flessibili, perché possono essere utilizzati in qualsiasi contesto; dal food all’automotive, dall’agricolture al medical, non c’è applicazione che non possa essere svolta con l’aiuto di un cobot”.
Equipaggiamento con le soluzioni SICK
Al contrario dei robot, che lavorano in ambienti protetti, caratteristica dei cobot è la condivisione dello spazio di lavoro con gli operatori. Per questo motivo i robot collaborativi spesso sono ulteriormente equipaggiati con sensori che ne permettano l’operatività sicura all’interno di ambienti non noti. Alla richiesta di flessibilità, quindi, si aggiunge quella di sicurezza, come ha ben spiegato Marco Catizone, Head of Industrial Integration Space di SICK S.p.A, nel corso del suo intervento.
“Alla base di tutto ci sono i sistemi di visione e sensori che permettono una presa precisa. I primi occorrono per identificare gli oggetti, ma anche per effettuare controlli qualità e misurazioni affidabili. I secondi, invece, servono per controllare costantemente le condizioni di lavoro”.
Spesso le applicazioni richiedono che l’utensile montato sui cobot raggiunga e mantenga una posizione molto precisa, ad esempio quando si effettuano operazioni di taglio, incollaggio e saldatura. Qui WFZ di SICK, un nuovo sensore per la calibrazione del Tool Center Point, aiuta il braccio a riposizionarsi precisamente nello zero point per ricentrarsi rispetto agli assi X, Y e Z.
Indispensabile, poi, la sicurezza: in un ambiente in cui robot e operatori condividono gli stessi spazi di lavoro è di primaria importanza monitorare la posizione degli operatori rispetto ai robot per azzerare il rischio di collisioni oppure implementare un controllo che preveda l’impatto in condizioni sicure di power and force limiting (PFL).
Strumento fondamentale per il monitoraggio costante della presenza di persone all’interno di aree pericolose è il laser scanner di sicurezza, che viene impiegato in un contesto di operazione collaborativa definita “Speed and Separation Monitoring”. I laser scanner si occupano della protezione di aree, accessi e punti pericolosi sfruttando un particolare principio di misurazione, brevettato da SICK, basato sul tempo di propagazione della luce. Per quanto riguarda i cobot di Universal Robots, SICK ha sviluppato sBOT SPEED, un sistema composto dal laser scanner di sicurezza S300 mini e dalla centralina di sicurezza Flexi Soft CPU1. Il sistema gestisce il monitoraggio delle aree di sicurezza: in base alla presenza dell’operatore nelle aree sicure, si ha un rallentamento o l’eventuale arresto del braccio robotizzato e il ripristino automatico della funzione automatica.
La normativa per la sicurezza collaborativa
Nei contesti di collaborazione in cui uomo e robot condividono lo stesso spazio di lavoro nello stesso momento, la ISO/TS 15066 (citata all’interno della ISO 10218-2) definisce delle soglie in cui può esserci un contatto tra macchina e operatore, valori entro i quali il contatto può essere definito sopportabile, non provoca danni all’operatore e rimane al di sotto della soglia di dolore percepibile.
Innanzitutto è importante definire la tipologia di impatto: transiente o quasi statico. Nel primo caso si ha un contatto di breve durata, transitorio o “dinamico” in cui i due soggetti riescono a liberarsi. Qui i fattori determinanti sono la velocità, la massa e l’inerzia. Nel caso di impatto quasi statico, invece, il tempo di contatto è maggiore ed entrano in gioco i fattori di pressione, oltre che la forma del tool e la zona di contatto con l’operatore.
La Specifica Tecnica ISO/TS 15066 definisce, quindi, la forza e pressione massima specifica consentita e la velocità di contatto durante l’impatto relativamente ad ogni parte del corpo coinvolta.
Tutte queste informazioni derivano e sono incluse all’interno della Valutazione dei Rischi della macchina coinvolta nel processo di analisi.
“I robot industriali necessitano di una attenta, precisa e preventiva progettazione per quanto riguarda l’ambito della sicurezza e la loro l’integrazione in un contesto già esistente”, ha spiegato Federico Doppiati, Life Time Services Safety Application Engineer di SICK S.p.A. “Come SICK offriamo un servizio di consulenza e supporto verso la certificazione CE di macchina, partendo dalla fase fondamentale e mandatoria di Valutazione del Rischio, analizzando i Requisiti Essenziali di Sicurezza attraverso l’utilizzo delle norme armonizzate riferite al mondo dei Robot Industriali, determinando i valori numerici di soglia derivanti dalla ISO/TS 15066 e infine indicando anche quali sono gli accorgimenti “pratici” da adottare per arrivare ad avere un processo di integrazione sicuro”.
Uno sguardo al futuro
Ha chiuso la giornata di aggiornamento l’intervento di Federica Ferraguti, Robotic Consultant di Industria Tecnologia Italiana, innovativa start-up che si occupa di robotica e automazione. Chiamata a risolvere applicazioni complesse, spesso l’azienda si deve occupare di coniugare ottime performance produttive con la sicurezza. Da qui è nato uno speciale progetto, Speed and Separation Monitoring.
Solitamente, le aree di lavoro collaborativo vengono suddivise in verde, gialla e rossa. Quando l’operatore si muove all’interno della verde il cobot prosegue il suo lavoro senza alcuna interruzione; oltrepassando la soglia gialla, invece, il tool rallenta la sua velocità di lavoro fino a bloccarsi del tutto nel caso in cui ci sia una presenza all’interno dell’area rossa. Quando si verificano frequenti passaggi di personale all’interno delle aree gialle e rosse, i robot sono costretti a lavorare a velocità frenata, con un conseguente rallentamento della produzione.
La ricerca sta quindi studiando una soluzione che non blocchi il robot, ma che riesca a deviare la sua traiettoria nominale per poi tornare in posizione di lavoro non appena l’area di lavoro sia libera. In questo modo i tempi di avvio automatico verrebbero velocizzati senza andare ad impattare negativamente sulla produttività dell’impianto.
