Nel 2028 la dimensione del mercato della robotica industriale dovrebbe superare i 165 miliardi di dollari USA. https://www.statista.com/statistics/728530/industrial-robot-market-size-worldwide/
Il crescente livello di digitalizzazione e sensorizzazione della produzione industriale sta modificando in modo profondo gli impianti industriali. La flessibilità dei sistemi è la caratteristica fondamentale per soddisfare le richieste del mercato.
di Marco Giacomelli
Dove prima l’efficienza poteva essere tradotta in sistemi rigidi e altamente ottimizzati per la produzione del singolo prodotto, oggi la flessibilità dei sistemi industriali è la caratteristica fondamentale per poter soddisfare le esigenze del mercato moderno.
Per questa ragione in molti settori si sta assistendo a una riconversione degli impianti con l’inserimento di celle robotizzate, la cui semplice riprogrammazione garantisce un elevato grado di flessibilità.
Anche in settori dove il contributo umano è fondamentale nella fase di produzione, la comparsa di sistemi robotici collaborativi ottimizza la produzione, aumentando la precisione nelle operazioni e il comfort per l’operatore.
In questo contesto, la sensoristica ricopre un ruolo fondamentale nel garantire flessibilità e sicurezza in tutti i campi applicativi della robotica industriale.
ROBOTICA INDUSTRIALE, NUMERI IN CRESCITA
L’enorme crescita delle spedizioni mondiali di robot industriali è in gran parte determinata dai settori automobilistico ed elettronico, che hanno rappresentato rispettivamente circa il 23 e il 31% delle nuove installazioni nel 2020.
Si prevede una crescita del mercato globale della robotica industriale tra il 2018 e il 2028: se nel 2020 la dimensione del mercato è stata di circa 55 miliardi di dollari USA, con circa 2,7 milioni di unità di robot industriali in funzione in tutto il mondo, nel 2028 la dimensione del mercato dovrebbe superare i 165 miliardi di dollari USA (fonte: Statista, vedi grafico in foto 1).
Anche per quanto riguarda la robotica collaborativa, il mercato è in pieno sviluppo: tra il 2017 e il 2020, le installazioni di cobot in tutto il mondo sono raddoppiate: da circa 11.000 nel 2017 a 22.000 nel 2020 (fonte: Statista).
LE SFIDE DELLA ROBOTICA INDUSTRIALE
Le sfide principali che la robotica sta affrontando nei settori della produzione industriale sono prevalentemente relative alla safety (sicurezza) e all’interfaccia con l’ambiente esterno. Approfondiamole qui di seguito.
Le sfide principali che la robotica sta affrontando nei settori della produzione industriale sono prevalentemente relative alla safety e all’interfaccia con l’ambiente esterno.
LA SAFETY
Le celle robotizzate, nell’ultimo ventennio, hanno completamente cambiato l’architettura degli impianti industriali, automatizzando ed efficientando la produzione di task ripetitivi nei quali il contributo umano poteva essere azzerato. Per questi task, non è quindi un problema delimitare fisicamente lo spazio di lavoro dei sistemi robotici, impedendo agli operatori di poter interferire con il robot.
Per sistemi di questo genere, gli unici requisiti riguardanti la safety erano generalmente indicati come la completa disabilitazione del sistema quando la gabbia viene aperta.
Negli ultimi anni, i robot iniziano ad “uscire dalla gabbia”. Arriva la robotica collaborativa, che si riferisce all’utilizzo di robot particolari, chiamati cobot, per lavorare fianco a fianco con operatori umani e aiutarli nello svolgimento di operazioni, per una precisione nella lavorazione aumentata o nel caso in cui, per esempio, la movimentazione del pezzo in lavorazione richieda uno sforzo fisico eccessivo per l’operatore.
In queste attività, dove la componente umana non è eliminabile, i safety requirement sono più stringenti; l’interazione uomo-robot nella robotica collaborativa è un topic in crescente sviluppo, e lo sarà sicuramente anche nel prossimo futuro.
INTERAZIONE CON L’AMBIENTE
Un’altra frontiera della robotica consiste nell’interazione con l’ambiente che circonda il robot. Mentre in task ripetitivi una programmazione rigida è sufficiente, in task più complessi l’adattabilità dell’algoritmo che controlla il robot rispetto alle condizioni esterne è fondamentale.
Un esempio pratico è rappresentato dalle operazioni di Pick-and-Place o dalla presa pezzo dal cestone. Il robot non può in questo caso ripetere le stesse operazioni ad ogni ciclo, poiché la posizione dei pezzi cambia di volta in volta.
Un sistema di visione deve quindi occuparsi di definire la posizione (e, in alcuni casi, l’orientamento) del pezzo, e un algoritmo di pianificazione della traiettoria istruirà poi il controllore del robot sui movimenti per la presa del pezzo.
Un altro esempio, che ben si lega al punto precedente, è l’utilizzo della visione artificiale per accrescere il livello di interazione tra l’operatore e il cobot. Non è infatti difficile pensare che nel prossimo futuro saranno i sistemi di visione stessi a fare da “cella virtuale” ai sistemi robotici industriali, con robot che adeguano la velocità di lavoro a seconda della distanza dagli operatori.
I sistemi robotici, oltre a interagire con l’ambiente, devono essere dotati anche di sistemi per la propriocezione.
AUTOMONITORAGGIO
I sistemi robotici, oltre a interagire con l’ambiente, devono essere dotati anche di sistemi per la propriocezione. In questo campo si inseriscono le feature di position feedback, che forniscono all’unità di controllo informazioni precise sulla posizione e la velocità degli attuatori.
Inoltre, la sensibilità sull’end-effector è fondamentale in molte applicazioni, basti pensare alla distanza dal pezzo nelle applicazioni di saldatura o al feedback di forza per le operazioni di smerigliatura. Anche in questo campo la robotica viene aiutata da sensori sempre più intelligenti e flessibili.
SMART SENSOR PER LA ROBOTICA INDUSTRIALE
Molte delle sfide che la robotica industriale sta affrontando possono essere superate con l’adozione di sensori intelligenti. In questo settore, SICK, tra i leader di mercato a livello globale, fornisce una gamma completa di sensori per tutte le applicazioni della robotica.
Per l’interazione con l’ambiente, le soluzioni di robot vision di SICK spaziano da sensori 2D per la presa del singolo pezzo a sistemi completi per la scansione e il bin-picking per operazioni di depalletizing e in dispositivi di caricamento.
SICK è all’avanguardia anche nel campo delle soluzioni relative alla safety per la robotica. Con l’adozione di scanner laser, barriere fotoelettriche e centraline di sicurezza, l’area di lavoro del robot non è limitata alla cella: l’operatore ha accesso libero al robot, che riconosce automaticamente la vicinanza dell’operatore, per applicazioni di robotica cooperativa con tempi di inattività ridotti, processi di lavoro ottimali e produttività elevata.
Anche nell’ambito della propriocezione robotica, le soluzioni di SICK spaziano dai sensori di pressione per il monitoraggio della pressione nelle pinze a vuoto a sistemi completi per un position feedback sicuro e accurato.
Molte delle sfide che la robotica industriale sta affrontando possono essere superate con l’adozione di sensori intelligenti.
