Un robot Motoman MH50 impegnato nel carico e scarico di una macchina utensile. Foto Ralf Högel
L’utilizzo dei robot consente d’automatizzare e quindi di aumentare la produttività delle moderne fabbriche manifatturiere, ma, accanto ai robot da produzione, si stanno sempre più diffondendo anche quelli che operano nell’ambito dei servizi, con innumerevoli applicazioni che lasciano talvolta a “bocca aperta”. La robotica è certamente un campo di lavoro affascinante e il palcoscenico di AUTOMATICA, manifestazione svoltasi lo scorso mese di giugno a Monaco di Baviera, ha dimostrato come, in entrambi i casi, l’evoluzione della robotica sia ormai giunta ad una fase di maturità senza precedenti.
di Leo Castelli
In tema di produzione, le applicazioni della robotica hanno ormai superato i confini della realtà: i robot asservono le macchine, lavorano accanto agli operatori, assemblano, tagliano, forano, lucidano, verniciano, movimentano e maneggiano i particolari più disparati. Qui prendiamo in esame solo i robot che vengono impiegati per il carico e lo scarico di macchine utensili o in diverse fasi di lavorazione a monte e a valle delle linee di produzione. L’utilizzo di questi robot permette di dare un ulteriore impulso alla produttività totale dei moderni centri di lavoro, motivo per cui si registrano in questo settore tassi di crescita elevati. Poiché i tempi di lavoro principali dei processi ad asportazione del truciolo sono ormai maturi, restano margini di miglioramento solo nei tempi accessori, che possono essere notevolmente accorciati proprio con l’impiego di robot. Altri vantaggi sono la riduzione dei tempi di fermo macchina e il funzionamento autonomo delle macchine in turni non presidiati.
ROBOT E MACCHINE
All’automazione delle macchine utensili contribuiscono due approcci principali: l’integrazione diretta del robot nella macchina o le celle di lavorazione, nelle quali i moduli d’automazione completi di robot vengono incorporati in macchina. Gli operatori in visita ad AUTOMATICA (www.automatica-munich.com) hanno avuto modo d’informarsi su vantaggi e svantaggi di queste soluzioni. Negli ultimi anni, numerosi utilizzatori hanno raccolto esperienza positive nell’automazione di macchine utensili con applicazioni più semplici. Con adeguate garanzie di sicurezza per questi sistemi, il mercato va oggi verso soluzioni d’automazione molto evolute, come conferma Manfred Hübschmann, direttore generale di Stäubli Robotics: “I robot, spesso dotati di sistemi automatici per il cambio di pinze e organi di presa, svolgono mansioni sempre più complesse, fino alla lavorazione completa. Inoltre, sono sempre più richieste le soluzioni in cui i robot non solo automatizzano i centri di lavoro, ma si occupano anche della concatenazione fra le varie isole, aumentando ulteriormente l’autonomia dell’impianto”.
Oggi praticamente tutti i costruttori offrono modelli a 6 assi per le attività più frequenti. Ma attenzione: per scegliere il robot adatto bisogna valutare con cura le condizioni d’impiego effettive. Accanto alla costruzione compatta, con ingombro ridotto, precisione e velocità, gli utilizzatori devono considerare altri aspetti. Se i robot a 6 assi vengono asserviti a una macchina utensili, devono essere idonei alle condizioni di produzione più gravose. Il contatto inevitabile con trucioli, polvere di levigatura, lubrorefrigeranti, oli da taglio e altre sostanze aggressive rende infatti difficile la loro esistenza. Questi requisiti restringono notevolmente la cerchia di robot utilizzabili.
Per le applicazioni nelle quali i robot sono costantemente esposti a getti di sostanze liquide, si raccomanda l’utilizzo di robot adeguatamente protetti. I pionieri in questo ambito sono stati i robot a 6 assi di Stäubli, in versione HE, specificamente progettati per l’impiego sotto getti d’acqua. Il polso di queste macchine ha una protezione IP67 ed è resistente all’immersione in liquidi. Ad AUTOMATICA, anche KUKA ha proposto varianti waterproof della recente serie KR Agilus. “Grazie alla tenuta stagna all’acqua, la serie KT Agilus, che offre capacità di carico da 6 a 10 kg, con portate di 700, 900 e 1.100 mm, è ideale per le condizioni di lavoro più gravose. Coperture fisse in acciaio inox, trattamenti di superficie speciali e guarnizioni supplementari consentono l’utilizzo illimitato dei nostri piccoli robot di precisione sulle macchine utensili”, afferma Andreas Schuhbauer, Key Technology Manager di KUKA Roboter GmbH.
A tutti gli aspetti inerenti le lavorazioni meccaniche e le applicazioni in ambito manifatturiero si stanno comunque dedicando tutti i più importanti reparti di ricerca e sviluppo: accanto a quelli di Stäubli Robotics e di KUKA Roboter, citiamo quelli di ABB, Comau, Denso, FANUC, EPSON, Hyundai, Kawasaki, Mitsubishi, Toyota, Yaskawa, senza trascurare il lavoro di Distributori o System Integrator quali Evolut, K.L.A.IN., SIR, Tiesse Robot e altri. Non stiamo parlando solo dei manipolatori in senso stretto, ma anche di strumenti software e interfacce aperte che consentano una programmazione estremamente semplice, senza competenze specifiche. Grazie ai progressi della tecnica di controllo e comando, in alcuni casi i robot possono infatti già essere programmati attraverso il pannello di controllo della macchina utensile. Hübschmann vede una concorrenza fra i centri di lavoro CNC e i robot come lo Stäubli RX170 hsm solo entro confini ben definiti: “La lavorazione ad alta precisione di parti in metallo con asportazione di truciolo per grandi volumi resterà dominio incontrastato delle macchine utensili. Nelle piccole serie e in tutti gli ambiti in cui è sufficiente una precisione nell’ordine del centesimo di millimetro, il robot può rappresentare un’alternativa valida ed economica. In linea di principio entrambe le soluzioni hanno un proprio mercato”.
Per determinate applicazioni, in particolare, alcuni grandi robot a 6 assi cominciano a fare concorrenza alle stesse macchine utensili. Robot adeguatamente modificati sono infatti in grado di lavorare qualsiasi tipo di materiale. Le possibili applicazioni spaziano dalla fresatura alla sbavatura, dalla foratura alla maschiatura, dalla lucidatura ad altre operazioni ancora. I robot per queste lavorazioni devono essere particolarmente precisi e avere una struttura rigida che consenta la realizzazione di pezzi utilizzabili.
Sono già disponibili varianti “waterproof” della recente serie KR Agilus. Foto KUKA.
L’ultimo nato di casa Comau, Racer. Foto Comau.
LA ROBOTICA DI SERVIZIO
Ciò che più colpisce l’immaginazione, però, sono le applicazioni che stanno letteralmente esplodendo nel campo della robotica di servizio. Le cifre fornite dalla International Federation of Robotics indicano un enorme potenziale di crescita: tra il 2012 e il 2015 verranno venduti almeno 93.800 nuovi robot professionali per un valore di 12,5 miliardi di euro. Ancora una volta prendiamo AUTOMATICA come riferimento: la fiera ha infatti allestito, per la prima voltal un’area interamente dedicata a queste soluzioni.
Come detto, l’andamento delle vendite di robot di servizio indica una crescente penetrazione di questa tecnologia in numerosi mercati e ambiti applicativi. I robot di servizio hanno doti e capacità sempre più evolute: possono interagire con l’ambiente circostante, hanno capacità di apprendimento e possono essere addestrati a nuove mansioni. Sono in grado di svolgere attività complesse in modo flessibile e autonomo, rispondendo a comandi vocali o gestuali, lavorando gomito a gomito con addetti umani.
L’Unione Europea ha individuato la robotica come fulcro del programma di ricerca e innovazione “Horizon 2020”. Nel contesto di una collaborazione fra pubblico e privato, si appresta a lanciare la più grande iniziativa mondiale nel campo della robotica civile, in collaborazione con le aziende del settore. Neelie Kroes, Commissario Europeo per l’Agenda Digitale, ha sottolineato: “Vogliamo consolidare la leadership industriale dell’Unione Europea nella robotica di servizio e creare, conseguentemente, nuovi posti di lavoro. Il mercato dei robot che possono interagire con le persone è destinato a crescere, pertanto saluto con favore la scelta di AUTOMATICA di dare alla robotica di servizio un proprio spazio”.
Ad oggi, sono circa centomila i robot professionali attualmente in attività. I più numerosi sono i robot medicali, che, nel 2012, hanno registrato una crescita del 20% rispetto al 2011. Gli utilizzi prevalenti sono in chirurgia, dove i robot hanno un prezzo medio attorno ad 1,5 milioni di dollari. Aumenta anche la diffusione dei robot per l’assistenza ad anziani e disabili. I loro compiti comprendono terapie ed esercizi fisici, supporto alle funzioni fisiche e cognitive, o ausilio sotto forma di protesi intelligenti.
Cresce anche l’impiego di sistemi di trasporto autoguidati nell’intralogistica, dove si prevedono i tassi di crescita più rilevanti insieme ai robot medicali. In questo campo sono determinanti le tecnologie di navigazione, grazie alle quali i robot possono muoversi autonomamente in un ambiente non strutturato, rilevando, interpretando, classificando e tracciando oggetti di vario tipo.
Nel settore agro-zootecnico, i robot vengono utilizzati soprattutto nella mungitura. I robot impiegati nei campi rappresentano il 33% di tutte le macchine per servizi professionali. I robot sono in grado di svolgere molte attività in agricoltura e silvicoltura, dalla mietitura all’irrorazione, dalla piantumazione al taglio: i requisiti sono tuttavia molto complessi e, pertanto, serve un lavoro di sviluppo molto impegnativo per realizzare al meglio tutte le applicazioni di ingegneria agricola. Infine, aumenta costantemente anche la richiesta di sistemi per edilizia e demolizioni, robot per servizi professionali di pulizia, ispezione e manutenzione, robot per interventi di soccorso e salvataggio, e sistemi per attività sottomarine.
“Fra i settori più in crescita spiccano i mezzi di trasporto per ambienti come gli ospedali o applicazioni come il commercio elettronico e la vendita per corrispondenza, oltre naturalmente ai robot per impieghi nel settore biomedicale e in agricoltura”, conferma Martin Hägele dell’istituto Fraunhofer IPA. “Inoltre, i robot stanno diventando sempre più efficienti in attività di ispezione e manutenzione, sicurezza e soccorso”.
Poiché l’innovazione nasce dall’interazione fra diverse discipline, la stretta collaborazione fra ricerca e industria è un requisito fondamentale per il futuro successo di questa tecnologia. Tutto ruoterà attorno a tre elementi, secondo Roko Tschakarow, responsabile della divisione di sistemi di presa mobile di SCHUNK: “Sicurezza di persone e materiali, aspetti legali generali e disponibilità di integratori di sistemi e società di ingegneria impiantistica con competenze avanzate”.
Operazioni di radiografia e posizionamento del paziente assistite da robot. Foto Siemens Healthcare
Kuka anticipa il futuro della robotica mobile. Foto KUKA.
Lely Vector rifornisce le mucche con cibo sempre fresco, sgravando gli operatori da attività pesanti e ripetitive. Foto Lely.
Un grazie all’ufficio stampa di AUTOMATICA e a Messe München per l’utilizzo dei comunicati stampa e di alcune foto riprodotte nell’articolo.