La sicurezza è una caratteristica fondamentale dei robot collaborativi sul pavimento di produzione.

Se lavori in una fabbrica o in un magazzino, è probabile che tu abbia un robot come collega.

Man mano che gli ambienti di produzione continuano a evolversi attraverso gli sforzi di trasformazione di Industria 4.0 accompagnati dall'espansione dell'innovazione lungo la catena di approvvigionamento e nei centri di distribuzione, l'uso di robot automatizzati sta crescendo e diversificandosi a un ritmo rapido. Stanno inoltre condividendo sempre più gli stessi spazi con i dipendenti umani, il che sta sollevando nuove preoccupazioni riguardo alla sicurezza.

La richiesta di misure di sicurezza maggiori, combinata con la necessità che i robot svolgano compiti più complessi, significa che devono essere più intelligenti. Devono anche essere più agili, il che richiede tecnologie di visione artificiale e controllo dei motori più avanzate. E affinché persone, sistemi e robot possano lavorare in armonia in modo efficiente, è necessaria una connettività robusta per supportare una comunicazione tempestiva e una manutenzione predittiva, al fine di prevenire problemi che potrebbero influire sulla sicurezza.

I robot industriali sono in movimento

I robot sul pavimento della fabbrica non sono una novità, ma non sono più separati dai loro colleghi umani. I progressi nella produzione significano che gli spazi di lavoro per persone e robot si sovrappongono al punto che a volte vengono chiamati "cobot".

In uno stabilimento automobilistico, ai robot viene affidato il compito di etichettare, saldare, movimentare, verniciare, assemblare, tagliare e persino versare sostanze pericolose. In alcuni stabilimenti, i robot vengono utilizzati per ingrassare gli alberi a camme, riempire i motori con olio e svolgere ispezioni di qualità. In altri settori, i robot possono assemblare, confezionare e palletizzare beni finiti. Che si tratti di un pavimento di fabbrica o di un magazzino, i robot di oggi sono più mobili, dotati di componenti elettronici come sistemi di visione artificiale e intelligenza artificiale che consentono loro di operare in modo autonomo e di rispondere a una varietà di situazioni. Possono persino includere droni dispiegati all'interno di un magazzino per aiutare a scansionare l'inventario in tutta la struttura, comprese le aree difficili da raggiungere, senza bisogno di laser o marcatori.

L'obiettivo principale dell'automazione robotica nella produzione e distribuzione è quello di assumere compiti ripetitivi e faticosi svolti dagli esseri umani, così come quelli intrinsecamente pericolosi. Tuttavia, l'introduzione di robot in qualsiasi ambiente genera preoccupazioni relative alla sicurezza che devono essere affrontate, soprattutto man mano che i robot diventano più mobili e collaborano con le persone in spazi condivisi.

La sicurezza dei robot collaborativi dipende dalla tecnologia

Man mano che i robot industriali continuano a essere ampiamente utilizzati nei magazzini e nelle fabbriche, oltre a diventare più versatili e potenti, la sicurezza dei robot diventa ancora più importante. Ogni volta che un lavoratore interagisce con un robot o lavora in uno spazio condiviso, c'è la possibilità di incidenti che possono causare lesioni gravi o addirittura fatali.

In alcuni casi, il robot stesso può essere isolato dalle persone, tranne quando i lavoratori devono interagire con esso per motivi di programmazione, configurazione, collaudo e manutenzione. Ogni sistema robotico è diverso e deve essere valutato indipendentemente. Ad esempio, un robot che realizza saldature è soggetto a precauzioni come tende per saldatura e barriere perimetrali con interblocco. Tuttavia, robot diversi presentano pericoli differenti, soprattutto quelli più mobili, come i robot mobili autonomi (AMR), che possono consegnare inventario all'interno di un ambiente di magazzino. È in questi casi che il traffico di persone e quello dei robot iniziano a sovrapporsi, specialmente se il robot è in grado di muoversi tra le postazioni senza una pista dedicata.

La capacità di un robot di navigare autonomamente in un ambiente dipende da mappe, capacità di calcolo integrate e sensori, che possono anche contribuire a garantire la sicurezza. Un eccellente esempio di robot che si muove tra gli esseri umani mentre lavora e che necessita di essere gestito dal punto di vista della sicurezza è un veicolo a guida autonoma (AGV), che trasporta prodotti e materiali da varie posizioni all'interno di una fabbrica o di un magazzino. Questi AGV possono svolgere compiti vicino alle persone senza mettere a rischio la loro sicurezza, anche mentre movimentano oggetti pericolosi e pesanti in un ambiente dinamico.

Oggi, ci sono quattro modalità di collaborazione per i robot in uno spazio condiviso. La prima modalità ha confini chiari: i dispositivi di rilevamento, come schermi luminosi, scanner laser o tappetini a pavimento, garantiscono che i robot e gli esseri umani non condividano mai lo spazio nello stesso momento, coordinati da un sistema di sicurezza che si basa su quei sensori. Una forma di collaborazione molto meno comune si verifica quando un braccio robotico entra in quello che viene chiamato “stato di fluttuazione,” permettendo che venga afferrato e guidato.

Un terzo modo collaborativo, definito dalla norma ISO 10218, è una versione più sofisticata del primo modo. Conosciuto come monitoraggio di velocità e separazione, la posizione e la velocità del robot vengono modulate in base alla sua prossimità a una persona. In questo caso, può persino arrivare a una fermata monitorata con livello di sicurezza quando si avvicina troppo a un lavoratore umano. Un quarto modo collaborativo è ancora in fase di sviluppo. Come il terzo, utilizza la modulazione, ma in questo caso il robot è programmato per limitare forza e potenza quando incontra accidentalmente un lavoratore umano. È guidato dalla norma ISO TS 15066, che definisce decine di diverse aree del corpo umano e i limiti di dolore sul corpo per determinare quanta forza può essere applicata.

Se i sensori svolgono un ruolo fondamentale nel guidare i robot collaborativi in ambienti in cui le persone sono vicine, anche il software che limita i movimenti del robot a ciò che è necessario per una funzione specifica contribuisce definendo e impostando velocità sicure per il robot. Piuttosto che dire semplicemente al robot di fermarsi completamente quando qualcuno si avvicina, esso può essere rallentato, aumentando così la produttività senza compromettere la sicurezza. Il software supporta anche controlli di manutenzione, come l'affidabilità dei freni e altro ancora.

Le fabbriche intelligenti richiedono robot più sicuri e più intelligenti

Man mano che i robot collaborativi diventano più comuni negli ambienti di produzione, ora lavorano più vicino alle persone per supportare un'automazione più avanzata. Questo è reso possibile, in parte, dall'intelligenza artificiale (AI) basata su reti wireless. Il Capgemini Research Institute stima che le “fabbriche intelligenti” dotate di tecnologia 5G genereranno tra 1,5 trilioni e 2,2 trilioni di dollari per l'economia globale entro il 2023, e le reti 5G offriranno alle apparecchiature robotiche e ai dispositivi una connettività a banda più larga e a latenza più bassa verso internet, oltre che ad altri dispositivi connessi e al cloud. Il 5G wireless consentirà a robot collaborativi più mobili di operare senza la necessità di essere collegati ai computer per aggiornamenti e riconfigurazioni.

Il futuro della sicurezza delle fabbriche potrebbe essere supportato anche dai robot stessi. Lo scorso anno, Hyundai Motor Group ha lanciato un “Factory Safety Service Robot” in collaborazione con Boston Dynamics per supportare la sicurezza nei siti industriali. Dotato di AI, navigazione autonoma, una telecamera termica integrata, tecnologia LiDAR 3D e tecnologie di teleoperazione, il robot consente al personale d'ufficio di osservare e monitorare aree industriali da remoto, rilevare pericoli e inviare allarmi ai responsabili.

Questo è solo un altro esempio lampante della continua evoluzione dell'ambiente manifatturiero moderno.