Il ruolo dei robot collaborativi nella manutenzione industriale

Non in tutti gli ambienti di lavoro è stato possibile introdurre l’automazione industriale per via di processi produttivi complessi e poco standardizzabili. La richiesta, tuttavia, di robot capaci di automatizzare lavori complessi e ripetitivi nelle piccole fabbriche, in laboratori artigianali e officine, ha portato la robotica industriale a sviluppare la robotica collaborativa.

Ma in breve, i robot collaborativi cosa sono? Conosciuti anche con il termine di cobot, i robot collaborativi nascono per affiancarsi all’uomo negli spazi dedicati alla produzione. Un cobot può condividere lo spazio di lavoro con un operatore umano o con altri cobot e robot tradizionali, grazie alle sue caratteristiche:

• Servomotori a bassa inerzia
• Feedback di forza
• Attuatori elastici
• Tecnologia di rilevamento delle collisioni (limita la capacità di potenza del cobot)

I robot collaborativi non sono tutti uguali. Essi si differenziano in base alle necessità del settore industriale in cui devono essere impiegati e alle esigenze pratiche. Abbiamo quindi tre tipi di cobot:

• Mobili, cioè dotati di ruote o altri sistemi per garantire il loro spostamento autonomo.
• Fissi, per tutti quei casi in cui debba assolvere a un unico o a pochi compiti e in modo ripetitivo (montaggio di parti, spostamento di parti tra nastri trasportatori contigui, differenziazione di parti).
• Antropomorfi, con una forma che ricalca le funzionalità di un braccio.

In particolarei bracci robotizzati sono utilizzati come aggiunte ai sistemi automatizzati perché possono svolgere più compiti con velocità differenziate. I bracci sono adatti anche in quei contesti che richiedono elevate precisioni con margini di errore prossimi al centesimo di millimetro. Ecco perché possono risultare preziosi alleati anche nella manutenzione industriale affiancando i manutentori in funzioni specifiche.

Robot collaborativi vs tradizionali/industriali

Più nello specifico, vediamo qual è la differenza tra i cobot e i robot industriali. Questi ultimi siamo abituati a vederli negli impianti produttivi delle industrie pesanti. Presentiamo, quindi, una panoramica sui robot collaborativi vs tradizionali/industriali con le rispettive caratteristiche, i vantaggi e gli svantaggi.

• Robot industriali (o tradizionali): particolarmente utilizzati nell’industria pesante, essi sono ingabbiati all’interno di aree protette dove il personale non può accedere se non a particolari condizioni (ad esempio durante la manutenzione). Tali robot non sono “consapevoli” di ciò che li circonda, tuttavia sono preziosi nello svolgere attività molto pesanti e ripetitive che una persona difficilmente potrebbe svolgere con la stessa costanza. Se da un lato presentano lo svantaggio di non poter lavorare accanto a un operatore, dall’altro restano indispensabili nella fabbricazione di molte componenti.
• Robot collaborativi (o cobot): sono dotati di sensori di prossimità, di telecamere per vedere l’ambiente circostante e, grazie a specifici software che li gestiscono in tempo reale, di interagire con l’ambiente circostante in modo “consapevole”. Sono meno potenti dei robot tradizionali, ma hanno il vantaggio della versatilità poiché possono assolvere un numero di compiti molto più ampio e possono essere impiegati in contesti lavorativi privi di protezioni, a tutto vantaggio del recupero degli spazi. Oltre a lavorare in collaborazione con gli umani, i cobot possono interagire anche con altri sistemi di automazione industriali presenti nella fabbrica. Ad esempio, possono essere dispiegati lungo una catena di montaggio per compiti leggeri, ma ripetitivi.

I robot collaborativi nell’industria 4.0 sono parte integrante di una strategia di cambiamento dei processi produttivi volti, tra gli altri, a estendere le ore di produttività in un laboratorio artigianale come in un medio o grande impianto produttivo.

Data la loro adattabilità a molteplici compiti, i robot collaborativi prevedono più applicazioni possibili, tra cui:

• Spostamento di pacchi
• Assemblaggio e produzione di parti
• Saldatura
• Controllo qualità e scarto parti o prodotti difettosi
• Confezionamento
• Ispezione ambienti pericolosi
• Attività che richiedono un’elevata precisione
• Sanificazione degli ambienti (con irradiazione di raggi UV-C)
• Montaggio su veicoli a guida autonoma

La lista appena riportata non esaurisce le possibilità di impiego dei cobot, dal momento che essi sono altamente programmabili e possono per questo essere istruiti per compiere molti altri compiti, in quasi ogni tipo di settore industriale. Ad esempio robot collaborativi per l’avvitatura di parti in metallo, legno o altro tipo di materiale composito.

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L’Industria 4.0 ha portato nelle officine di produzione la connessione dei macchinari alla rete aziendale per il loro monitoraggio a distanza, ma anche per il controllo continuo nell’ottica di prevenire i guasti o le rotture.

L’approccio preventivo ai guasti dei macchinari e utensili prende il nome di manutenzione predittiva e si avvale dell’uso di un ampio insieme di sensori connessi a una centrale di controllo attraverso una rete opportunamente progettata.

La manutenzione predittiva è un'evoluzione della manutenzione preventiva, fornisce indicazioni precise sulle potenziali rotture di componenti soggetti a usura e permette alle squadre di manutentori di intervenire prima scongiurando il fermo produttivo della cella di lavoro.

Come vedremo a breve, anche i robot collaborativi possono svolgere un ruolo nella manutenzione di strumenti e macchinari.

La manutenzione industriale è indispensabile per garantire la continuità produttiva. Ogni fermo di un macchinario, o peggio ancora di una intera linea, causa danni economici all’azienda.

La manutenzione programmata e quella predittiva, di cui abbiamo parlato in precedenza, sono allora strette alleate delle performance produttive. Tuttavia alcuni ambienti di lavoro in cui operano i macchinari risultano di difficile accesso o possono essere pericolosi per il manutentore.

In questi scenari i cobot possono intervenire per effettuare le manutenzioni evitando l’esposizione del personale ad agenti chimici o esplodenti, riducendo il contatto con qualsiasi sostanza pericolosa per la salute.

Come spiegato in precedenza, i robot collaborativi sono versatili e possono essere riprogrammati per assolvere a diversi compiti operativi. Ciò si traduce in un vantaggio quando i cobot sono impiegati nella manutenzione industriale, perché un numero inferiore di robot può svolgere un ampio ventaglio di attività manutentive.

Non tutti gli impianti produttivi presentano una conformazione ben strutturata e basata su nastro trasportatore. In particolare, le piccole e medie imprese spesso hanno bisogno di una ampia flessibilità nelle postazioni di lavoro. Inoltre, queste ultime possono anche essere ridotte in termini di spazio di manovrabilità.

Eliminando la necessità delle gabbie di protezione tipiche dei robot industriali, i cobot riducono il loro ingombro e si possono adattare anche alle officine e ai laboratori di produzione artigianale, che tradizionalmente possono contare su ambienti di lavoro contenuti.

Grazie ai molteplici compiti che possono svolgere, i robot collaborativi possono essere rapidamente riprogrammati per adattarsi alle esigenze di quelle imprese che fanno della flessibilità il loro punto di forza.

Queste caratteristiche fanno comprendere bene come i cobot siano l’ideale per migliorare l’efficienza operativa di quasi tutti i settori industriali dove è necessario produrre un bene.

In definitiva, la generazione di robot che collabora fianco a fianco con l’operatore libera quest’ultimo da compiti ripetitivi per riallocarlo in altre attività lavorative e, allo stesso tempo, migliora l’efficienza operativa rendendo i processi produttivi più rapidi e semplici. Vengono eliminati molti degli errori operativi che sottraggono efficienza e si giunge prima con il prodotto al mercato (riduzione del time-to-market). Senza dimenticare che i cobot possono migliorare l’efficienza anche affiancando il team di manutenzione.

I robot collaborativi, o cobot, costituiscono per le fabbriche e le officine un punto di svolta. Gli spazi ridotti che occupano, la possibilità di poterli utilizzare per compiti diversi sono fattori di trasformazione significativi. Anche le officine e i laboratori di artigianato possono finalmente avvalersi di un robot per svolgere compiti ripetitivi, condividendo con l’umano lo stesso ambiente di lavoro.

Sotto il profilo della manutenzione industriale, i robot collaborativi acquisteranno un ruolo crescente con il proliferare della consapevolezza che possono affiancare i manutentori nell’assolvimento di interventi di riparazione complessi dove è richiesta un’elevatissima accuratezza, nonché molta fatica. Potranno, ad esempio, essere impiegati nelle attività di manutenzione di macchinari che tendono a surriscaldarsi o in tutti quei casi in cui la vita dell’operatore può essere a rischio.

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