Come scegliere un cobot

I cobot, o robot collaborativi, sono macchine complesse che lavorano a stretto contatto con gli esseri umani. In un contesto di work-sharing, supportano l’operatore umano effettuando al posto suo alcune operazioni.

I cobot rappresentano l’ultima frontiera del progresso nel settore della robotica e stanno letteralmente rivoluzionando il mondo industriale

Capaci di interagire con l’ambiente circostante e con l’operatore umano, i robot collaborativi condividono con quest’ultimo uno stesso spazio di lavoro, senza che ciò comporti la necessità di barriere di sicurezza. Questa collaborazione è resa possibile da meccanismi di sicurezza sofisticati, basati sul controllo della forza e il monitoraggio costante dello spazio circostante. Più precisamente, grazie a sensori tattili e a speciali videocamere e sistemi anticollisione, questi robot sono in grado di effettuare movimenti in coordinazione con quelli degli operatori umani nonché di evitare possibili incidenti.

Tra i vantaggi dei robot collaborativi ricordiamo i bassi costi di integrazione e di avviamento. La modalità di autoapprendimento dei cobot, invece, oltre a semplificarne la programmazione, fa sì che per un operatore sia semplice muovere i primi passi nell’utilizzazione del robot. Più polivalenti di altri modelli, i cobot possono essere spostati da un luogo all’altro ed essere facilmente riprogrammati.
I loro principali inconvenienti sono il carico utile ridotto e la loro velocità di operazione, meno elevata rispetto a quella di altri robot.

Oggigiorno i cobot trovano largo impiego nella produzione industriale, soprattutto nel settore automobilistico, nell’ispezione industriale, nella movimentazione, nonché nel settore medico, in particolare in ambito chirurgico.

Cobot: accedi ai prodotti

  • Che cos'è un cobot?

    Cobot della marca FANUC

    Origine del termine

    Michael Peshkin, professore di ingegneria meccanica alla Northwestern University, in Illinois, e il suo collega Ed Colgate hanno inventato il concetto di cobot più di 20 anni fa. All’epoca, quando l’attenzione degli esperti in robotica era focalizzata sull’autonomia dei robot e non sulla loro eventuale cooperazione con l’uomo, i due professori furono i primi a sostenere che l’elemento umano non dovesse essere sistematicamente escluso dal processo di progettazione. La constatazione all’origine della loro riflessione fu che, al di là delle mansioni più difficili e gravose, che è opportuno affidare ai robot, ve ne sono altre che gli esseri umani svolgono necessariamente meglio, ma nella realizzazione delle quali possono essere aiutati da appositi robot. L’idea della collaborazione uomo-macchina era appena nata.

    Definizione

    I cobot sono robot articolati di nuova generazione, dotati di 6 o più assi, progettati per operare in condizioni di sicurezza in un ambiente industriale condiviso con l’operatore umano.

    • Utilizzati per assemblare parti nonché per sollevare e spostare oggetti, ad esempio nelle linee di produzione, dove effettuano operazioni di imballaggio e confezionamento, hanno la forma di un braccio articolato, unico o doppio, leggero e di piccole dimensioni .
    • I robot collaborativi vengono utilizzati sempre sotto la supervisione di un operatore.
    • La maggior parte dei cobot manipola pezzi il cui peso è generalmente compreso tra i 5 e i 100 kg. Nel settore aeronautico, tuttavia, trovano impiego robot collaborativi capaci di sollevare fino a 300 kg.
    • I cobot sono dotati anche di sensori e telecamere grazie ai quali riescono a riprodurre un’immagine del loro ambiente di lavoro, a rilevare la presenza e posizione degli operatori e ad evitare così eventuali collisioni.
    • Poiché sono destinati a lavorare a stretto contatto con gli esseri umani, agiscono più lentamente dei robot industriali e sono programmati per fermarsi se il loro braccio incontra resistenza.
    • Per ragioni di sicurezza, nella maggior parte dei casi i cobot possono essere azionati o fermati con un semplice tocco della mano.
  • Quando utilizzare un robot industriale collaborativo?

    Cobot della marca Universal Robot

    I cobot, che aiutano gli operatori umani nella realizzazione di compiti altamente ripetitivi, noiosi, gravosi e/o pericolosi, presentano vantaggi significativi rispetto ai robot industriali convenzionali, sia in termini di produttività che di efficienza.

    • L’operatore può concentrarsi sui compiti più qualificati, che richiedono l’intervento umano e migliorano la qualità finale del prodotto.
    • Veloci da installare e programmare, i cobot possono essere spostati dall’operatore ed essere utilizzati per mansioni diverse, senza che sia peraltro necessario riprogrammarli, a differenza dei robot industriali che sono più pesanti e rigidi.
    • Poiché funzionano senza barriera protettiva, i cobot rappresentano spesso un investimento minore rispetto a robot tradizionali che invece rendono inevitabile l’uso di una “gabbia” protettiva.
    • Essendo più economici anche in termini di prezzo d’acquisto – i modelli più economici costano intorno ai 10.000 € – i cobot sono adatti anche ad aziende di piccole dimensioni che desiderino automatizzare certe operazioni.
    • La loro implementazione permette peraltro di conservare l’ergonomia di postazioni di lavoro già esistenti, anche perché sono sicuri e possono essere usati a prossimità di esseri umani.
    • I cobot presentano dei vantaggi anche rispetto ai sistemi completamente automatizzati, rispetto ai quali sono più versatili e più adattabili nel caso in cui cambi il processo produttivo.
  • Come scegliere un cobot?

    Il ventaglio di modelli proposti sul mercato è meno ampio di quello degli altri robot industriali. I cobot, inoltre, sono solitamente robot articolati di piccole o medie dimensioni.

    All’acquisto, i principali criteri di scelta per questo tipo di macchine sono i seguenti:

    • il carico massimo (carico utile);
    • il raggio d’azione (reach);
    • il numero di assi (di solito 6 o 7 assi, anche se alcuni, come lo Yumi, sono composti da più bracci articolati che possono muoversi lungo 14 assi).

    La tabella seguente riassume le principali tecnologie dei principali cobot presenti sul mercato e le loro principali applicazioni.

    Cobot

    Caratteristiche Applicazioni
    YuMi (ABB)
    • Due bracci articolati imbottiti per un’interazione più sicura
    • Mani flessibili
    • Sensori che permettono alla macchina di percepire l’ambiente circostante
    • Una telecamera per eseguire il mapping dell’ambiente di lavoro e rilevare la presenza degli operatori
    • Assemblaggio di pezzi di piccole dimensioni nel settore dell’elettronica
    Gamma CR (FANUC)
    • Carico utile da 4 a 25 kg, a seconda del modello
    • Protezione antipizzico integrata
    • Rivestimento in gomma morbida
    • I modelli più piccoli vengono utilizzati per realizzare lavori manuali di modesta entità in spazi confinati e possono essere fissati al muro o al soffitto.
    • Quelli di maggiori dimensioni, oltre ad essere usati per applicazioni di manutenzione di macchine e di pallettizzazione, permettono di effettuare operazioni in cui è necessario movimentare carichi pesanti.
    LBR (KUKA)
    • Carico da 3 kg a 15 kg
    • Sensori di coppia integrati su ogni asse
    • Può essere guidato a mano e/o utilizzando un tablet con un’interfaccia grafica
    • Arresto del cobot al minimo contatto con l’operatore
    • È appositamente progettato per realizzare operazioni di assemblaggio nel settore dell’elettronica
    • Pallettizzazione
    • Preparazione di ordini
    Panda (Franka Emika)
    • Cobot molto sensibili e polivalenti
    • Sensori di coppia integrati sui sette assi
    • Cobot meno cari del mercato (meno di 10.000 €)
    • Operazioni di controllo qualità (microchip, schermi tattili)
    • Operazioni di imballaggio (riempimento e chiusura di scatole)
    La gamma UR (UniversalRobots)
    • 3 tipi di cobot 6 assi articolati, carico utile da 3 a 10 kg.
    • Sono sufficientemente piccoli e leggeri per essere installati negli uffici
    • Numerose opzioni disponibili (sensori di coppia, “pelle” sensibile, ecc.)
    • Assemblaggio
    • Operazioni di stampaggio ad iniezione
    • Controllo qualità
    • Pick and place
    • Incollaggio, saldatura
    • Test
    • Confezionamento
    SIA series (Yaskawa Motoman)
    • Braccio articolato a 7 assi
    • Sensori di coppia su tutti gli assi permettono al robot di adattarsi al suo ambiente.
    • Montaggio
    • Ispezione
    • Logistica
    • Manutenzione
  • Un cobot per quali applicazioni?

    Cobot della marca ABB Robotics

    I cobot sono adatti per qualsiasi compito ripetitivo in cui i pezzi da movimentare non siano molto pesanti (peso inferiore a 100 kg). Nel settore dell’aeronautica, tuttavia, trovano impiego particolari cobot in grado di manipolare carichi il cui peso supera i 300 kg.

    I cobot possono essere usati per diverse applicazioni:

    • Linee di montaggio: avvitatura, incollaggio, operazioni di saldatura.
    • Linee di produzione: lucidatura, marcatura laser, test del ciclo di vita, imballaggio, pallettizzazione.
    • Macchine industriali: operazioni di inserimento di un pezzo in una macchina per la lavorazione.
    • Pick-and-place: il cobot raccoglie i pezzi da un contenitore e li deposita su un vassoio.
    • Applicazioni leggere: movimento di un pezzo da parte del robot e stadio finale del processo effettuato dell’uomo.

    I cobot sono utilizzati in molti settori, dall’automotive all’elettronica di consumo, passando per la logistica, l’agricoltura e la medicina.

    L’industria automobilistica è stata la prima ad avviare una collaborazione uomo-macchina.

    • Nel 2013, BMW ha iniziato ad integrare dei cobot alle linee di assemblaggio delle portiere delle auto.
    • Nel 2013, Volkswagen ha introdotto i cobot per installare le candelette nei motori.
    • Nel 2015, Audi ha introdotto sulle sue linee di montaggio in Germania dei cobot a due bracci, alti 1,40 m.

     

    Nell’industria aeronautica:

    • Boeing ha installato dei cobot sulla sua linea di assemblaggio 777 a Seattle.
    • Nextage, un cobot semiumanoide a due braccia progettato dalla ditta giapponese Kawada, viene utilizzato per assemblare i componenti dell’A380.

     

    Nel settore dell’elettronica:

    • I cobot sono utilizzati per eseguire operazioni di assemblaggio e nei test del ciclo di vita.
  • Come programmare un cobot?

    Cobot della marca KUKA

    A differenza di un robot industriale convenzionale, il cobot può essere programmato molto facilmente senza che sia necessario scrivere codici.

    • Il software incluso è molto intuitivo, il che non significa che non sia necessario imparare ad usare il programma.
    • Alcuni modelli, inoltre, possono essere programmati tramite apprendimento, nel qual caso basterà manipolare il robot per insegnargli cosa fare.

     

    La programmazione attraverso l’apprendimento avviene direttamente sul posto di lavoro e attraverso un’apposita applicazione. Per programmare un cobot, è necessario:

    • Scaricare l’applicazione del cobot e definire le operazioni da realizzare.
    • Insegnare al cobot i movimenti che volete che esegua prendendolo direttamente per mano, e registrarli nell’applicazione.
    • Lasciare che il cobot faccia il suo lavoro.
    • Riprogrammare durante la produzione, se necessario.
  • Esistono degli standard per l'installazione di robot collaborativi?

    I cobot sono progettati per lavorare in prossimità di collaboratori umani e quindi per garantire la sicurezza di questi ultimi. Tuttavia, come tutti i robot industriali o qualsiasi altro dispositivo che operi in un ambiente industriale, anche i cobot devono rispettare determinate norme di sicurezza.

    Dal 2016, la norma ISO/TS 15066 fornisce delle linee guida concrete per i produttori e gli utilizzatori di robot collaborativi.

    Che cosa prevede questo standard?

     

    • Poiché i cobot sono destinati ad interagire con gli esseri umani, lo standard ISO/TS 15066 non esclude il contatto fisico con l’uomo, ma definisce la soglia di pressione dei robot collaborativi.
    • Le condizioni di sicurezza, quindi, non sono stabilite in termini di prevenzione delle collisioni, ma di pressione che l’operatore può sopportare quando entra in contatto con il robot senza correre il minimo rischio per la sua incolumità fisica.

    Quali sono le soglie di pressione?

    • La norma prevede forze massime tollerabili e soglie di pressione per 29 parti del corpo.
    • Per il torace, ad esempio, la forza tollerabile è di 140 N mentre per sterno e muscoli pettorali la soglia di pressione è rispettivamente di 120 N/cm2 e 170 N/cm2.
  • Qual è il futuro della cobotica?

    Cobot mobile della marca KUKA

    La robotica mobile è una nuova tendenza nella robotica industriale:

    • Autonomi o su piattaforma, i cobot mobili rappresentano la terza rivoluzione robotica.
    • Più flessibili, possono spostarsi in fabbrica senza marcatura a terra o magneti, ma grazie ad un sistema di guida laser.
    • Sono sicuri quanto i cobot statici e possono lavorare a fianco degli esseri umani.
    • Tra i cobot già presenti sul mercato: OmniRob (KUKA), il robot APAS (Bosch).

     

    I cobot che incorporano l’intelligenza artificiale sono un’altra tendenza forte del settore. Oggi, è necessario programmare il cobot affinché questo sia in grado di eseguire correttamente un determinato compito. In futuro, grazie all’intelligenza artificiale, sarà sufficiente insegnare al cobot un’operazione di base affinché possa non solo riprodurla, ma anche migliorane progressivamente l’esecuzione.

    I fabbricanti stanno anche lavorando su funzionalità linguistiche che permetterebbero al cobot e l’essere umano di interagire verbalmente. KUKA, ad esempio, sta sviluppando una tecnologia che si basa sulla PNL, ossia la programmazione neurolinguistica.

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