Robotica collaborativa: Cos’è, vantaggi, industria 4.0

La robotica collaborativa – definita anche cobot o co-robot – è una tecnologia basata sull’automazione che ha rivoluzionato sensibilmente il settore industriale e produttivo.
Prevede l’inserimento nella Supply Chain di robot all’avanguardia capaci di interagire e lavorare con gli essere umani in totale sicurezza garantendo efficienza ed efficacia.

Queste macchine funzionano infatti grazie ai dei speciali sensori che permettono alla macchina di avere percezione di ciò che accade nell’ambiente esterno, attivandosi in modalità sicurezza in caso di interruzioni o necessità.
Oggi rappresentano una risorsa irrinunciabile per ogni azienda che desidera puntare all’innovazione con successo e sono più di due milioni i robot già presenti nelle fabbriche di tutto il mondo.

Questi cobot sono stati progettati per intervenire sulle linee di produzione, risparmiando al personale umano le mansioni più faticose e ripetitive e assicurando al tempo stesso precisione, velocità e affidabilità.
Sono inoltre molto versatili e possono essere implementati con facilità all’interno dell’ecosistema di piccole e grandi imprese, differenziandosi da altre tecnologie solitamente ad uso esclusivo dei business più grossi.
L’importante è preparare adeguatamente il personale interno, predisponendo dei percorsi di formazione con l’obiettivo di insegnare ad approcciarsi al meglio a questi particolari robot.

Quando sono stati ideati i robot collaborativi? Quali prototipi per primi sono apparsi sul mercato?

Il primo robot collaborativo è stato realizzato nel 1996 da J. Edward Colgate e Michael Peshkin, due professori della Northwestern University che nel brevetto lo definirono “un dispositivo e un metodo per l’interazione fisica diretta tra una persona e un manipolatore controllato dal computer”.
Il progetto partì però qualche anno prima, grazie a un’iniziativa della General Motors che aveva come obiettivo concretizzare e potenziare il rapporto uomo-robot.

Negli anni successivi ne sono poi stati commercializzati parecchi e nel 2004 la Kuka Robotics – un’azienda tedesca che ha il merito di aver commercializzato uno dei primi robot industriali – ha rilasciato il suo primo cobot, chiamato LBR 3.
Il prototipo fu il risultato di una lunga collaborazione tra questo marchio pionere nel campo della robotica industriale e l’Istituto Aerospaziale tedesco.

Nel 2008, invece, la Universal Robots – uno dei maggiori fornitori di robot al mondo – ha prodotto l’UR5, seguito dall‘UR10 e dall’UR3 nel 2015.

La robotica collaborativa consente di affidare alle macchine numerose mansioni contando su prestazioni tecniche all’avanguardia e standard di sicurezza elevati.

Infatti grazie ai cobot – anche quelli dalle dimensioni più ridotte – è possibile:

• rimuovere dai vari stampi i pezzi realizzati a iniezione
• avvitare e svitare
• confezionare e pallettizzare
• incollare, dosare o saldare
• prelevare e posizionare
• eseguire il controllo qualità (con il supporto di sistemi di visione)
• procedere all’assemblaggio industriale

Possono quindi essere definiti robot polifunzionali, che ben si adattano alle piccole e medie aziende industriali eseguendo attività di precisione che agevolino la movimentazione delle merci.
Inoltre sono macchine che possono giostrarsi tra differenti attività senza interruzioni, muovendosi senza difficoltà tra diversi settori di applicazione a prescindere da quale siano il prodotto trattato o le dimensioni dell’azienda produttrice.
Dimostrandosi la scelta ideale per le linee di assemblaggio che lavorano su lotti piccoli e produzioni miste.

Quali sono i vantaggi su cui può contare un business che decide di affidarsi alla robotica collaborativa?
I benefici, come già anticipato, sono numerosi e tra più importanti troviamo:

• Le dimensioni ridotte e compatte dei cobot consentono di implementare i robot nel processo produttivo di quasi ogni tipo di azienda senza occupare spazio eccessivo.
• Un co-bot è facile da installare (alla portata di chiunque) e può essere programmato con semplicità: con apposite app e specifici software per smartphone e desktop, è operativo in pochissimo tempo.
  
• Sono macchine flessibili e predisposte ad apprendere nuove operazioni, pertanto possono destreggiarsi agilmente tra diversi step del processo produttivo.
  
• I cobot sono leggeri, maneggevoli e facili da spostare. In più se montati su un banco di lavoro mobile possono facilmente eseguire nuove attività in diverse posizioni all’interno dell’azienda.
  
• Le macchine sono coerenti e precise ed eseguono un’azione sempre nello stesso modo con la stessa forza e la stessa intensità. In questo modo i pezzi realizzati presentano lo stesso livello di qualità e ogni componente è posizionato con strema cura.
• I dipendenti non devono più occuparsi di mansioni usuranti, pericolose e ripetitive, potendosi concentrare su attività più creative e vivendo il turno di lavoro con maggiore serenità fisica e psicologica.
• Grazie ai robot i processi produttivi si snelliscono e la velocità e la quantità della produzione aumentano.
  
• In generale la linea di produzione risulta meno discontinua, perché con i macchinari non c’è bisogno di pianificare pause o programmare dei turni tra il personale.
• I margini di errore diminuiscono e non c’è il rischio che si verifichino imprevisti frutto di distrazione o calcoli errati.
• I cobot rappresentano un buon risparmio: dopo un necessario investimento iniziale non si dovranno pagare stipendi ai macchinari, impattando in positivo il budget destinato alla manodopera.
• Migliora il livello di sicurezza generale e si riducono gli incidenti sul lavoro.

Parlando in senso più ampio, è importante anche sottolineare che la robotica collaborativa riesce attivamente a contribuire alla produzione intelligente.

In che modo? Facciamo un’analisi:

• Interoperabilità e Internet of Things: i cobot interagiscono e funzionano facilmente con altri dispositivi e sistemi in qualunque ambiente di fabbrica.
• Big Data: raccogliendo grosse quantità di dati e trasmettendoli ad altri sistemi, promuovono il flusso di informazioni trasparenti.
• Semplicità di utilizzo: grazie a un’interfaccia interattiva i cobot sono intuitivi e facili da usare, facilitando le decisioni decentrate e orizzontali.
• Produttività: aumentando l’efficienza dei processi si massimizza la produttività dell’impianto industriale.

Sono innumerevoli le mansioni in cui un cobot può essere impiegato in una fabbrica, rivelandosi un prezioso e valido alleato in tutte le operazioni di assemblaggio con componenti di ogni dimensione e materiale.
Grazie alla precisione e alla ripetibilità che lo caratterizzano può essere assegnato a ogni tipo di task di erogazione – dalla verniciatura alla distribuzione di collanti e sigillanti – ottenendo la massima qualità e riducendo gli sprechi di materiali e prodotti.

Queste macchine sono anche l’ideale per le operazioni di finitura superficiale: grazie al controllo di forza garantito dal sensore forza/coppia integrato al polso, i cobot operano con grande attenzione su ogni tipo di superficie, anche le più delicate e dalle geometrie irregolari.
Nelle attività di machine tending permettono di imprimere all’automazione (pressa, tornio o fresa che sia) un ritmo costante ottimizzandone la resa.
In più operano negli spazi circostanti alla macchina senza recinzioni, riducendo così il consumo di spazio e le spese accessorie per la messa in sicurezza dell’impianto.

Anche nei processi di smerigliatura, sbavatura, fresatura, foratura e altri task di rimozione di materiale la robotica avanzata è in grado di garantire flessibilità, efficienza e maggiore versatilità.
Oltre a rappresentare l’alternativa più diffusa nelle operazioni di processi di handling, come pick&place, packing e pallettizing, sia per quanto riguarda l’intralogistica che per la gestione dei processi produttivi.

Infine i cobot sono particolarmente performanti nell’esecuzione di cicli di test e di controlli programmativi su pezzi singoli o su lotti di prodotto.

La robotica collaborativa rappresenta sicuramente una rivoluzione decisiva nel settore industriale, diventando traino dell’Industria 4.0 nonché apripista dell’Industria 5.0.
Grazie all’automazione, infatti, campi come la manifattura additiva possono contare sul mercato della robotica di servizio, in enorme crescita per uso non solo professionale ma anche domestico.

Un rapido sviluppo reso possibile dalle numerose start-up capaci di dare vita a nuove idee di robotica, presentando soluzioni innovative e paradigmi originali utili a potenziare le interazioni uomo-robot e robot-produzione.
Secondo i dati del report IFR (International Federation of Robotics) del 2020, infatti, il settore della robotica collaborativa ha delle prospettive di crescita incredibili, giocando un ruolo fondamentale nella diffusione e l’affermarsi di un modello di industria intelligente.

La filiera diventerà sempre più automatizzata e personalizzata e la Supply Chain si discosterà sempre di più dalla commercializzazione di massa per puntare a fornire servizi specifici a valore aggiunto su misura delle singole esigenze dei clienti.
Per questo sarà essenziale non solo il contributo dei cobot, ma anche l’uso di tecnologie di Intelligenza Artificiale con cui reagire e produrre in base alla domanda.

Insomma, nell’era della Smart Factory e dell’IoT la robotica collaborativa sembra trovare la sua perfetta collocazione, allineandosi con naturalezza ai principi dell’Industria 4.0 e ponendo le basi per l’Industria 5.0, dove uomini e macchine condividono spazi, competenze e mansioni.
È infatti scorretto affermare che la robotica collaborativa renda il personale umano obsoleto, perché al contrario favorisce una riqualifica generale dove potranno emergere nuove figure professionali come l’Innovation Manager, il Big Data Analyst, l’Informatico dell’Automazione, l’Informatico Logistico, il Digital Transformation Manager e il consulente in Intelligenza Artificiale.