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Una tecnologia molto importante nell’industy 4.0 è quella dei robot industriali, le cui funzionalità vengono continuamente aggiornate per assicurarne sempre la perfetta integrazione in contesti e applicazioni diversi.
Nell’immaginario collettivo i robot industriali non sono nient’altro che delle macchine senz’anima,  utilizzate per la manipolazione di oggetti nelle catene di assemblaggio e stoccaggio, ma la verità è che sono molto di più questo: basti pensare ai cobot che diventano dei veri e propri alleati dell’uomo.
Continua a leggere per saperne di più sui robot industriali.

Cosa sono i robot industriali

Definire con esattezza cosa sia un “robot” o pensare a quale significato questa parola potrebbe avere domani, non è un compito facile.

Questo perché, negli anni il significato di robot ha assunto dei significati sempre più variegati e a volte contrastanti. Infatti dopo la progettazione e costruzione del primo robot, ne sono susseguiti molti altri modelli più o meno accumunati da certi elementi.

Karel Čapek – da Wikipedia

Negli anni sono nati molti rami della robotica ed il campo di applicazione determina la configurazione di un robot. Nonostante si tratti di dispositivi particolarmente versatili, la scelta del modello corretto di un robot per un certo scopo, richiede un’attenta analisi.

Comunque sia, il termine robot fu usato per la prima volta nel 1920 dallo scrittore ceco Karel Čapek nel suo romanzo Rossum’s Universal Robots.
Si tratta di una parola che deriva dal termine ceco robota, che in breve può essere tradotta come “schiavo lavoratore”.

I robot industriali possono essere considerati come dei sistemi automatici, che svolgono delle funzioni proprie dell’uomo che riguardano principalmente la manipolazione, spostamento ed assemblaggio di oggetti e spesso vengono utilizzati per l’utilizzo di utensili ed altre parti.
Quindi in generale i robot industriali possono essere considerati come dei manipolatori riprogrammabili e multifunzionali, utilizzabili per compiere lavori di diversa natura.

Questa tecnologia ha completamente cambiato il mondo e rivoluzionato il settore industriale.

Questa rivoluzione è stata possibile soltanto grazie ad un avanzamento tecnologico multidisciplinare e alla continua ricerca di nuove soluzioni a vecchi e nuovi problemi.

Perché si usano i robot industriali

Le ragioni che hanno spinto alla creazione e all’utilizzo dei robot industriali, potrebbero sembrare scontate, ma meritano comunque alcune considerazioni.

Come ogni altra tecnologia, anche la robotica industriale è nata prima di tutto per sopperire alle mancanze dei metodi tradizionali, ma anche per semplificare la vita dei lavoratori e rendere possibili certe operazioni non ottenibili con altri mezzi.

lost place robots

Per quanto riguarda le ragioni sociali, i robot industriali vengono impiegati sempre in più applicazioni, dato che il personale propenso ad eseguire dei lavori pesanti è sempre minore, ma anche per rendere possibile un tipo di lavorazione parcellizzato con ritmi intensi ed altamente monotoni che nessun essere umano potrebbe sostenere.

Le ragioni economiche riguardano prima di tutto la mancanza di manodopera specializzata. Questo fattore porterebbe l’azienda a dover assumere del personale al solo fine di formarlo, sostenendo dei costi non indifferenti per un risultato non garantito.

Un’altra ragione è invece direttamente correlata al risparmio di manodopera addizionale a fronte di un aumento della produzione.

Non mancano nemmeno delle ragioni tecniche, dato che c’è una crescente esigenza di precisione, velocità e uniformità di lavorazione che in certi settori, come ad esempio quello aerospaziale, sono di fondamentale importanza.

Requisiti di un robot industriale

Dato che i robot industriali sono dei dispositivi multifunzionali e versatili, non vengono progettati in funzione del lavoro a cui sono destinati.
Questo significa che è molto più versatile e riassegnabile rispetto alle macchine automatiche tradizionali. Infatti in quest’ultime l’hardware è predisposto direttamente in dipendenza del prodotto e dalla lavorazione da realizzare.

In base al task per cui si necessita un robot industriale, se ne sceglierà uno che presenti determinate caratteristiche e che rispetti certi requisiti.
In seguito si potrà sempre provvedere a personalizzarlo e ad aggiornalo.

Un requisito fondamentale per i robot industriali, è quello della flessibilità: il robot deve essere in grado di cambiare in tempi brevi il lavoro ed il ciclo operativo da eseguire, rispondendo sempre in modo efficiente ad una varietà di esigenze applicative.

Inoltre, dato che si tratta di un dispositivo multifunzionale e riprogrammabile, il robot deve poter apprendere e memorizzare quelle che sono le istruzioni impartite tramite programmazione.

Le istruzioni possono essere salvate su diverse tipologie di memoria, ognuna con i propri vantaggi e svantaggi.

Robot industriali e Industry 4.0

Rispetto al passato, la nuova rivoluzione industriale che stiamo vivendo non è una rivoluzione dettata da un cambio d’abitudine dei consumatori, ma si tratta di un vero e proprio cambiamento nella concezione dei processi produttivi e di ogni loro aspetto.

Lo scopo non è solo quello di aumentare l’efficienza e diminuire i costi, ma anche quello di arrivare al punto in cui sia possibile rendere completamente automatizzato l’intero processo di produzione e stoccaggio, potendo contare, tra le altre cose, su un sistema di monitoraggio avanzato ed efficiente.

L’Industry 4.0 è un modello, una nuova concezione dell’imprenditoria per la quale sempre più aziende, anche grazie a finanziamenti governativi, stanno cercando di diventare leader mondiali: ci si ricorderà sempre dei pionieri che saranno un modello per tutti gli altri.
Anche l’Italia sta facendo grandi passi in avanti, soprattutto grazie al Piano Industria 4.0.

Questo significa che è importante non solo investire su delle nuove tecnologie, ma che bisogna trovare anche un modo funzionale per formare delle nuove figure professionali per aiutare le aziende ad approcciarsi a questo nuovo mondo.

I robot industriali odierni e i sistemi a loro annessi e connessi, presentano delle caratteristiche altamente performanti e con un alto grado di ingegnerizzazione, ma non per questo motivo non è necessaria un’ulteriore ricerca: non si potrà mai fare a meno di nuove soluzioni.

L’Industry 4.0 inevitabilmente passerà una fase di “assestamento” e di conseguenza sarà necessario trovare delle soluzioni a nuovi problemi, sicuramente risolvibili non soltanto adattando la tecnologia che si ha a disposizione, ma anche reinventandola puntando ad un concreto miglioramento in nome del progresso.

Tipologie di robot industriali e loro impieghi

La scelta di un robot industriale dipende dall’applicazione a cui è destinato e quindi al tipo di lavorazione da effettuare e di base, le tipologie principali di robot industriali sulle quali potere contare sono quattro:

  • Cartesiani
  • Articolati
  • SCARA
  • Paralleli

Ognuno di questi robot ha delle caratteristiche intrinseche che lo rendono più o meno adatto ad un determinato compito e dato che ogni configurazione presenta sia dei punti di forza che di debolezza, in ogni caso applicativo bisogna assicurarsi che i vantaggi superino i limiti degli stessi.

Le differenze principali tra queste quattro configurazioni di robot riguardano il numero di assi, il raggio di azione, il carico utile ed il costo, che non dipende esclusivamente dalla tipologia ma anche dalle specifiche di progettazione.

Robot cartesiano

I robot cartesiani hanno un ottimo rapporto costo/benefici e possono essere programmati in modo semplice. Gli spostamenti avvengono esclusivamente su assi lineari e risultano particolarmente adatti allo svolgimento di operazioni ripetitive, come lo stoccaggio della merce all’interno di un’area ben definita.

Il loro principale vantaggio è quello di offrire un’elevata precisione di posizionamento all’interno del loro spazio di lavoro, motivo per il quale trovano largo impiego nelle operazioni di assemblaggio che richiedono un alto grado di precisione, come nelle operazioni di pick-and-place.

Inoltre possono essere progettati per eseguire delle lavorazioni che prevedono l’impego di materiali particolarmente pesanti.

Robot articolato

Quando si ha bisogno di un robot che permetta l’orientamento completo dei pezzi (6 gradi di libertà), può risultare indispensabile optare per un robot articolato. Prendendo sempre come riferimento il robot cartesiano, i robot articolati costano di più e la loro programmazione è più complessa.

Si tratta di un robot progettato a somiglianza dei movimenti del braccio umano ed è composto da una serie di giunti, ognuno dei quali offre un grado di libertà.

È una soluzione altamente versatile ed efficiente, dato che è in grado di raggiungere qualsiasi posizione ed orientamento all’interno della sua area di lavoro. Per questa ragione in genere si tratta della prima scelta quando il processo da automatizzare riguarda la saldatura ad arco e l’assemblaggio di determinati pezzi complessi.

Robot SCARA

A differenza dei robot cartesiani, i robot SCARA lavorano lungo assi verticali ed eseguono delle rotazioni su uno stesso piano, motivo per il quale con questa particolare tipologia di robot è possibile ottenere dei movimenti più fluidi e versatili.

La configurazione di questi robot permette il contenimento dei costi, dato i gradi di libertà limitati, ma per lo stesso motivo non possono che essere utilizzati che per lo svolgimento di operazioni di assemblaggio più semplici, nelle quali non è necessario orientare i pezzi in modo particolare.

Robot paralleli

I robot paralleli sono assemblati in modo tale che le sue articolazioni si ricongiungono ad una base comune, rendendo possibile la realizzazione di movimenti precisi e leggeri.

Si tratta della soluzione ideale per realizzare operazioni di pick-and-place di oggetti leggeri che richiedono un alto grado di precisione e particolare delicatezza, ma anche per l’assemblaggio ed imballaggio di pezzi ridotti.

I robot industriali di questo tipo trovano largo impiego nell’industria agroalimentare, farmaceutica ed elettronica.

Conclusione

Quando si sta creando qualcosa di nuovo con le tecnologie che si hanno a disposizione, non sempre è possibile ottenere il risultato che si spera. Spesso è indispensabile trovare il modo di rinnovare e reinventare la tecnologia attuale per assicurare il successo di un nuovo progetto.

Ogni giorno che passa, l’Industria 4.0 diventa sempre più concreta e tangibile grazie ai ricercatori ed ingegneri che lavorano senza sosta per raggiungere un obbiettivo comune.

La robotica industriale, negli anni a venire diverrà più importante di quanto non sia mai stata ed è attualmente a livelli di sviluppo avanzati, ma per ogni tecnologia che nasce, nascono con essa dei nuovi bisogni e problemi che per risolversi necessitano di nuove soluzioni.

Ivan Scordato