Le nuove tecnologie robotiche e i robot industriali permettono alle aziende di usufruire di numerosi vantaggi, ecco come utilizzarli.
di Jens Bunsendal.
Indice degli argomenti
Da anni la robotica contribuisce a migliorare la produttività e l’affidabilità delle aziende, riducendo anche i costi di produzione. Negli ultimi tempi poi, il suo valore è cresciuto ulteriormente grazie alle tendenze dell’industria 4.0 come le tecnologie abilitate dall’Internet delle cose (IoT), l’automazione avanzata, l’intelligenza artificiale (AI), i gemelli digitali (digital twin) e il cloud computing, che ne stanno agevolando l’utilizzo.
I robot consentono di:
- ridurre i tempi dei cicli di lavorazione
- aumentare le prestazioni
- fornire agli ingegneri la flessibilità necessaria per ottimizzare i processi di assemblaggio e produzione.
Come si possono applicare le nuove tecnologie robotiche
I robot ad uso industriale si sono dimostrati particolarmente efficaci nell’aumentare l’efficienza in tre aree chiave: prelievo e imballaggio, lavorazione e assemblaggio dei materiali e trasporto nella logistica.
Prelievo e imballaggio
In questa area, le sfide possono includere:
- elaborazione di centinaia di prodotti al minuto
- esecuzione di movimenti robotici senza conoscere a priori la traiettoria di movimento
- anticipazione dei movimenti del nastro trasportatore per determinare se un prodotto è all’interno dell’area di lavoro del robot
- coordinamento di sistemi di visione multipli
- mantenimento delle operazioni durante la manutenzione del robot
- bilanciamento del carico dei robot
- supporto per adattarsi alle modifiche nei prodotti mantenendo la linea in funzione anche in caso di guasto di un componente
Man mano che i parametri operativi diventano più complessi, gli ingegneri devono progettare nuovi modi per migliorare la velocità, aumentare la flessibilità e l’adattabilità, semplificare e ridurre i tempi di manutenzione.
I robot Delta, in combinazione con veloci Motion Controllers, possono affrontare queste sfide grazie a:
- poca inerzia che consente un’alta accelerazione. Si tratta di un fattore cruciale per ottenere prestazioni elevate nei movimenti a breve distanza, comuni nei processi di pick-and-place
- un singolo controller che gestisce più robot Delta e nastri trasportatori all’interno di un ciclo di 1 millisecondo
- traiettorie di movimento che nel giro di millisecondi si adattano, in base a nuovi input di informazioni
- capacità di modificare improvvisamente la traiettoria se il sistema di visione fornisce informazioni sulla posizione del prodotto
- design a prova di igiene (ad esempio, nei modelli realizzati in acciaio inossidabile e alcuni con alloggiamenti lavabili) che migliora la sicurezza e la pulizia
I robusti robot Delta sono ideali negli ambienti di picking e packing che richiedono funzioni sofisticate di controllo del movimento. Tuttavia, non tutti i robot sono uguali. Nella configurazione delle soluzioni, i costruttori di macchine e i responsabili di impianto hanno la possibilità di scegliere robot industriali che combinino alta velocità, igiene e prestazioni su ampi spazi di lavoro, fino a 1,8 m di diametro.
Lavorazione e assemblaggio dei materiali
Per un rapido ritorno dell’investimento, l’utilizzo di soluzioni robotiche per attività ripetitive come la movimentazione, l’imballaggio, il caricamento e lo scarico, è un’ottima opportunità. I robot possono essere un’estensione della costruzione di macchine da parte degli OEM, aiutando i costruttori di macchine a valorizzare le operazioni di assemblaggio migliorando l’interoperabilità in modo più efficiente.
Le tecnologie robotiche ideali dovrebbero offrire:
- sistemi altamente adattabili capaci di adeguarsi alle variazioni di prodotto al minor costo
- posizionamento ad alta precisione
- una vasta gamma di bracci robotici per soddisfare requisiti specifici o la possibilità di poterli fornire secondo le specifiche del cliente
- controller di movimento capaci di gestire parti di macchine e robot in un unico ambiente
- movimenti sincronizzati tra robot e macchine
I robot di tipo cartesiano sono ideali per le applicazioni di macchina perché possono essere adattati, progettati, costruiti e personalizzati per vari spazi di lavoro, carichi utili e vincoli di spazio. Il vantaggio principale è la riconfigurabilità di questi sistemi (ad esempio, offrendo diversi tipi di sistemi ad asse singolo combinati per soddisfare i gradi di libertà richiesti) per creare soluzioni che soddisfino le esigenze uniche dei clienti.
Movimentazione in logistica
Questo può includere diverse mansioni (ad esempio, preparazione degli ordini, operazioni di picking o di distribuzione dei pacchi), facilitando lo smistamento ed eseguendo in modo efficiente la separazione e altri compiti di movimentazione dei materiali.
Nelle applicazioni di logistica, dove il peso del carico e la distanza di percorrenza variano significativamente, sono invece necessari robot industriali più grandi e versatili.
I robot Delta possono gestire carichi fino a 15 kg, i robot di tipo cartesiano possono gestire oltre 100 kg e i Cobots possono gestire fino a 18 kg. I robot hanno bisogno di cinque o più gradi di libertà per posizionare meglio i gripper dei prodotti per sistemare i prodotti scaricati sui nastri trasportatori (ad esempio, in cumuli o scatole). Questo è possibile con sensori più avanzati e dati per regolare il movimento in tempo reale.
Il numero di prodotti al minuto, il loro peso, la distanza da percorrere e come deve essere gestita, possono avere notevoli differenze. Con la robotica, gli ingegneri possono beneficiare di:
- controller sempre più performant
- strumenti di simulazione ed emulazione
- librerie di oggetti pre-programmati
- standard aperti e un’ampia gamma di bracci robotici come i robot Delta e quelli di tipo cartesiano
Robusti processi di sicurezza informatica e design, conformi a certificazioni e standard del settore come la certificazione delle comunicazioni Achilles e gli standard riconosciuti a livello internazionale ISA/IEC 62443-4-1 e 62443-4-2, contribuiscono ad abilitare soluzioni logistiche di Industry 4.0 garantendo sicurezza, affidabilità e basso costo.
I Cobots aggiungono una nuova dimensione
In queste tre applicazioni, i robot collaborativi, o Cobots, stanno emergendo anche come soluzioni user-friendly con bassi costi di proprietà per aumentare ulteriormente l’efficienza produttiva.
Rispetto ai robot tradizionali, i Cobots svolgono attività simili ma sono più piccoli, più leggeri, più flessibili e dotati di funzioni di sicurezza più sofisticate.
I Cobots svolgono compiti che spesso vanno di pari passo con le attività tradizionali di lavorazione “umana” e sono molto utili per accelerare i processi produttivi e aumentare la produttività. Esiste una vasta gamma di compiti che robot e umani possono svolgere insieme, come il picking o il trasporto di prodotti attraverso un magazzino.
La complessità tecnica aumenta con il numero di robot in una singola applicazione, di sensori e di apparecchiature di processo, rendendo le applicazioni più che mai orientate al software. Strumenti aggiornati di controllo, simulazione ed emulazione, combinati con librerie e standard aperti, possono tenere sotto controllo i costi di sviluppo.
Per ulteriori informazioni
I robot e i Cobots moderni offrono agli OEM e ai system integrators nuove opportunità per far crescere il business con clienti esistenti e nuovi. Aumentano le prestazioni della produzione, la qualità e la sostenibilità (attraverso un minor consumo energetico, una produzione più fluida e una riduzione dei rifiuti), offrendo al contempo la connettività, la flessibilità, la scalabilità, la sicurezza informatica necessaria per soddisfare le esigenze della produzione intelligente.
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