Il futuro della robotica industriale: collaborativa e digitale

I robot sono considerati strutture meccano-elettriche con la capacità di adattarsi in maniera versatile a molteplici situazioni e di riprodurre le attività umane più gravose e ripetitive.

Si può evincere subito, quindi, a cosa serve la robotica:

• A movimentare materiali, attrezzature e mezzi di produzione.
• A sostituire l’uomo negli ambienti di lavoro gravosi e pericolosi (verniciatura, camere bianche, prove distruttive di prototipi).
• A realizzare parti con un grado di precisione altrimenti impossibile (componenti per strumenti scientifici, parti d’aereo, componentistica elettronica).
• A occuparsi di manutenzione e riparazione in ambienti ostili (centrali nucleari, impianti petrolchimici).

Quali sono i vantaggi della robotica?

Uno dei vantaggi più evidenti nell’impiego di un robot in fabbrica è la sua capacità di restare attivo tutta la giornata senza richiedere soste. Di fatto, un robot può lavorare incessantemente, anche nei fine settimana, ed essere fermato soltanto per gli interventi di manutenzione programmata previsti o in caso di manutenzione preventiva quando si evidenzia un'anomalia dal software gestionale.

La robotica è vantaggiosa per le industrie, perché i robot possono svolgere lungo la catena di montaggio compiti ripetitivi come:

• Avvitare/svitare
• Sollevare e riporre a ciclo continuo
• Forare e unire parti tra loro
• Saldatura continua
• Dosare e/o miscelare prodotti in un contenitore
• Assemblare
• Ispezionare parti

I robot multiruolo, infine, si prestano all’utilizzo in quelle officine e fabbriche dove è necessario adattare continuamente la produzione alle diverse richieste dei clienti finali.

Dove viene utilizzata la robotica?

Grazie all’evoluzione degli ultimi anni, la robotica ha lasciato i confini delle linee di assemblaggio e, infatti, possiamo trovare un robot nella logistica a smistare pacchi, oppure come magazziniere nei magazzini verticali. Anche la grande distribuzione sperimenta l’utilizzo di robot per la verifica della merce in stock sugli scaffali e l’inventario, o per il posizionamento dei prodotti sugli scaffali.

Nel settore dei servizi di pulizia, invece, sono comparsi i primi modelli capaci di pulire un bagno in autonomia, mentre nel Horeca sono attivi robot barman. Dunque la robotica è andata oltre le fabbriche, dove pure prosegue l’evoluzione per nuove e più sofisticate applicazioni, per assolvere a compiti che richiedono competenze cognitive elevate.

Proseguendo la lettura, potrai scoprire come il cammino della robotica sia a un punto di svolta storico e come gli sia riservato un futuro in cui l’industria e molti settori lavorativi verranno rimodellati profondamente.

Ai robot è richiesto lo svolgimento di compiti decisamente più complessi rispetto al passato e, per rendere questo possibile, è stato necessario sviluppare le tecnologie informatiche e di elettronica per fornire alla robotica la capacità di apprendimento automatico e una intelligenza per organizzare la conoscenza appresa e ragionare sul da farsi, anche in scenari per i quali non è stata mai addestrata.

Intelligenza artificiale e robotica: quale futuro?

Intelligenza artificiale e robotica viaggiano veloci a bordo dello stesso treno dell’innovazione. Non c’è stato nemmeno il tempo di sperimentare le prime soluzioni di apprendimento automatico, che l’intelligenza artificiale generativa (IA o AI generativa) hanno subito stimolato programmatori e ingegneri.

Come noto, l’IA generativa svolge un compito impartito utilizzando parole comuni nella lingua dell’utente. Ora, programmatori e ingegneri sono al lavoro sulla realizzazione di interfacce per mettere in comunicazione operatori e robot attraverso l’AI generativa. Tale soluzione permetterà alle aziende di addestrare i robot senza dover ricorrere alla programmazione, quindi gli addetti all’addestramento dei robot non avranno bisogno di competenze specialistiche per insegnare alla macchina il lavoro da svolgere.

L’IA può essere d’aiuto altresì alla manutenzione predittiva grazie all’AI predittiva, la quale analizza le informazioni provenienti dai robot alla ricerca di eventuali segnali iniziali di malfunzionamento.

Robotica collaborativa: nuove applicazioni dei cobot

Sappiamo la robotica collaborativa cos'è, ma ancora non si intravedono tutte le possibili applicazioni pratiche, poiché i cobot sono considerati più lenti dei robot industriali “classici”.

Ebbene, i robot collaborativi non intendono sostituire, piuttosto affiancarsi all’umano per collaborare in ambiti dove prima non era possibile l’interazione sicura. I cobot, inoltre, occuperanno quegli spazi lasciati dal vuoto di competenze. È il caso dei cobot saldatori, utilizzati in attività di saldatura discontinue o in contesti dove all’operatore umano sarebbero richieste numerose competenze trasversali.

I robot collaborativi umanoidi svolgeranno, inoltre, un ruolo cruciale anche nelle emergenze e nel soccorso, entrando in edifici a rischio crollo o contaminati.

Manutenzione industriale: il ruolo dei manipolatori mobili

I manipolatori mobili (MoMas) sono noti nella logistica e nell’automotive per il loro supporto al sollevamento di carichi pesanti, a tutto vantaggio della sicurezza dei lavoratori.

Tuttavia, i MoMas dotati di sensori LiDAR e di telecamere possono essere impiegati fruttuosamente anche nella manutenzione di macchinari e attrezzature complesse. I bracci robotizzati snodabili e la mobilità per raggiungere ogni ambiente, permettono ai manipolatori mobili di occuparsi delle ispezioni più rischiose per la salute e la sicurezza del lavoratore.

I gemelli digitali (digital twin) e i robot umanoidi

Il gemello digitale di un robot viene incontro alle esigenze delle imprese, per permettere a queste ultime di effettuare simulazioni altamente stressanti per un macchinario reale.

Il digital twin di un braccio robotico, ad esempio, è una replica fedele della versione fisica e, per questo, può essere utilizzato per verificare scenari di utilizzo reale, ma con il vantaggio di non danneggiare la costosa versione fisica.

I gemelli digitali dei robot installati in fabbrica possono, dunque, utilizzare i dati raccolti dal robot fisico per eseguire test operativi prima del passaggio alla nuova produzione, così da fornire previsioni su quello che ci si dovrebbe attendere dall’applicazione nel mondo reale.

Il robot umanoide, simile all’uomo nella forma e dotato di braccia e gambe, è la prossima frontiera della robotica collaborativa. L’umanoide può essere il perfetto collaboratore per l’operatore umano in ogni ambiente di lavoro ove dovesse risultare necessario:

• Montare e smontare
• Assemblare
• Fare manutenzione
• Spostare carichi
• Accedere a locali pericolosi
• Intervenire in caso di incidente a supporto delle squadre di emergenza

Per le loro caratteristiche gli umanoidi entrano in competizione con i manipolatori mobili, tuttavia, potrebbero essere la futura evoluzione mentre il perfezionamento delle tecnologie sottostanti al loro corretto funzionamento prosegue.

Veniamo alla robotica in Italia dove il centro di ricerca di riferimento, l’Istituto italiano di tecnologia (IIT), getta le basi per un futuro in cui l’industria italiana utilizzerà:

• Cobot gestiti da un operatore umano attraverso la realtà aumentata.
• Dispositivi indossabili come gli esoscheletri per la movimentazione corretta di carichi pesanti.

Tra gli esoscheletri in fase di test avanzato spicca una versione leggera sperimentata dall’IIT, in collaborazione con le società di manutenzione e potenziamento delle linee ferroviarie italiane. L’esoscheletro in questione viene facilmente indossato dall’operatore per alleviare le operazioni di posa di materiali pesanti.

I robot di servizio professionali, poi, stimolano la ricerca nei centri universitari italiani. I robot di servizio sono mobili, dotati di almeno un braccio con diverse capacità funzionali e interagiscono con l’ambiente circostante in modalità bidirezionale. Possono, quindi, percepire, manipolare oggetti, navigare negli ambienti complessi e interagire con l’uomo.

Altre soluzioni in fase di sviluppo in Italia riguardano l’agricoltura di precisione e l’impiego di manipolatori mobili sempre più avanzati per la raccolta di prodotti agricoli.

La robotica industriale prosegue il suo cammino di innovazione di pari passo con le scoperte in campo elettronico e informatico. I robot collaborativi sono il presente nel passaggio all’Industria 4.0, mentre i robot umanoidi sono il futuro della robotica collaborativa.

L’intelligenza artificiale, compresa quella generativa, incorporata nella robotica porterà a macchine in grado di interagire con l’umano come un umano, cioè parlando la sua stessa lingua e anticipando le esigenze o fornendo suggerimenti a integrazione dell’attività di manutenzione da svolgere.

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