Per consentire a persone, sistemi e robot di lavorare in modo efficiente e in armonia, sono necessari sensori avanzati, una connettività solida e persino l'IA.
Se lavori in una fabbrica o in un magazzino, probabilmente sarai aiutato da un robot.
Man mano che gli ambienti di produzione evolvono ulteriormente attraverso gli sforzi di trasformazione dell'Industria 4.0 accoppiati all'espansione dell'innovazione tra la catena di approvvigionamento e le strutture di distribuzione, l'uso della robotica automatizzata sta crescendo e si sta diversificando molto rapidamente. I robot stanno utilizzando sempre di più lo stesso spazio dei dipendenti umani, con il conseguente aumento delle questioni relative alla sicurezza.
La domanda di maggiori misure di sicurezza combinata alla necessità che i robot eseguano attività più complesse implica che devono diventare più intelligenti. Devono anche essere più agili, il che richiede una visione dei computer e tecnologie di controllo dei motori più avanzate. E per fare in modo che persone, sistemi e robot lavorino in efficiente armonia, è necessaria una connettività solida per supportare comunicazioni tempestive e manutenzione predittiva al fine di evitare problemi che potrebbero compromettere la sicurezza.
Robot industriali in movimento
La presenza dei robot in fabbrica non è una novità; tuttavia, oggi non sono più separati dalle controparti umane. I progressi nella produzione hanno fatto sì che le aree di lavoro di persone e robot si sovrapponessero al punto che talvolta queste macchine vengono denominate "cobot".
Negli impianti del settore automotive, ai robot vengono affidate attività quali etichettatura, saldatura, trattamento, pitturazione, assemblaggio, taglio e persino uso di sostanze pericolose. In alcuni impianti, i robot vengono utilizzati per ingrassare gli alberi a camme, rabboccare l'olio dei motori ed eseguire ispezioni sulla qualità. In altri settori, i robot possono assemblare, confezionare e pallettizzare prodotti finiti. Che si tratti di una fabbrica o di un magazzino, i robot moderni sono dotati di maggiore mobilità, dispongono di un numero più elevato di componenti elettronici, come sistemi di visione per macchinari e sistemi di IA che consentono loro di operare in maniera indipendente e rispondere a una varietà di situazioni. Possono persino includere dei droni distribuiti all'interno di un magazzino, come supporto per la scansione dell'inventario in una struttura, incluse le aree difficili da raggiungere, senza la guida di laser o marcatori.
L'obiettivo principale dell'automazione robotica nella produzione e nella distribuzione è quello di rimpiazzare gli operatori umani nei compiti impegnativi e ripetitivi, nonché nelle attività intrinsecamente pericolose. Tuttavia, l'aggiunta di robot in qualsiasi ambiente crea questioni di sicurezza che devono essere risolte, specialmente se i robot diventano più mobili e collaborano con le persone in spazi condivisi.
La sicurezza dei robot collaborativi dipende dalla tecnologia
Con l'aumento della diffusione dell'uso nei magazzini e in fabbrica dei robot industriali nonché della loro versatilità e potenza, la sicurezza dei robot diventa sempre più importante. Ogni volta che un lavoratore interagisce con un robot oppure opera in uno spazio condiviso, è possibile che si verifichino incidenti che possono causare lesioni gravi o persino fatali.
In alcuni casi, il robot stesso può essere isolato dalle persone, tranne quando gli operai devono interagire con lui ai fini della programmazione, della configurazione, dei test e della manutenzione. Ogni sistema robotico è diverso e deve essere valutato in modo indipendente. Ad esempio, un robot che esegue la saldatura è governato da precauzioni come protezioni per la saldatura e paratoie perimetrali interbloccate. Tuttavia, i diversi tipi di robot presentano pericoli differenti, specialmente quelli mobili, come i robot mobili autonomi (AMR), che possono fornire l'inventario di un ambiente di magazzino. È qui che il traffico di persone e robot inizia a sovrapporsi, specialmente se il robot è in grado di spostarsi tra i diversi punti senza un percorso dedicato.
La capacità di un robot di spostarsi in maniera indipendente in un ambiente dipende dalle mappe, dalle capacità di calcolo integrate e da sensori, che possono anche contribuire a garantire la sicurezza. Un esempio eccellente di robot che si muove tra gli esseri umani quando lavora e che deve essere gestito dal punto di vista della sicurezza è un veicolo a guida autonoma (AGV), che trasporta prodotti e materiali da vari punti all'interno di una fabbrica o di un magazzino. Tali veicoli possono eseguire operazioni accanto alle persone senza metterne a rischio la sicurezza, persino quando movimentano articoli pericolosi e pesanti in un ambiente dinamico.
Oggi esistono quattro modalità di collaborazione per i robot in uno spazio condiviso. La prima modalità presenta dei chiari limiti, in quanto i dispositivi di rilevamento in genere attivano schermate o scanner laser o tappetini per garantire che robot ed esseri umani non condividano mai gli spazi nello stesso momento, coordinati da un sistema che si basa su questi sensori. Una forma di collaborazione molto meno comune è quella in cui un braccio robotico si trova in "stato di galleggiamento" per essere afferrato e guidato.
Una terza modalità collaborativa, definita dallo standard ISO 10218, è una versione più sofisticata della prima modalità. Nota come monitoraggio della velocità e della separazione, la posizione del robot e la velocità vengono modulate in base alla prossimità a una persona. In questi casi, il robot si arresta quando si avvicina troppo a un operatore fisico. Una quarta modalità collaborativa è ancora in fase di sviluppo. Come la terza, impiega la modulazione, ma in questo caso il robot è programmato per limitare la forza e la potenza quando incontra accidentalmente un operatore fisico. Questa modalità è guidata dallo standard ISO TS 15066, che definisce decine di punti del corpo umano e i limiti di dolore del corpo per informare sulla quantità di forza che è possibile applicare.
Mentre i sensori svolgono un ruolo importante nella guida dei robot collaborativi negli ambienti in cui le persone sono vicine, lo stesso fa il software che limita il movimento dei robot a quello che serve a una specifica funzione, aiutando a definire e impostare velocità sicure per i robot. Invece di comunicare semplicemente a un robot di fermarsi completamente quando qualcuno si avvicina, è possibile rallentarlo, il che aumenta la produttività mantenendo la sicurezza. Il software, inoltre, supporta i controlli di manutenzione come l'affidabilità dei freni e molto altro.
Fabbriche più intelligenti richiedono robot più sicuri e intelligenti
Poiché i robot collaborativi diventano più comuni negli ambienti di produzione, operano a più stretto contatto con le persone per supportare un'automazione più avanzata. Questo è supportato in parte dall'intelligenza artificiale basata sulle reti wireless. Il Capgemini Research Institute stima che le "fabbriche intelligenti" con 5G genereranno tra 1,5 trilioni di dollari e 2,2 trilioni di dollari per l'economia globale entro il 2023, e che le reti 5G forniranno alle attrezzature robotiche, ai dispositivi, nonché ad altri dispositivi connessi e al cloud un'ampiezza di banda maggiore e una connettività a Internet a latenza ridotta. Il 5G consentirà robot più mobili e collaborativi perché non devono essere più collegati ai computer per aggiornamenti e riconfigurazione.
Il futuro della sicurezza in fabbrica può anche essere supportato dai robot stessi. Lo scorso anno, Hyundai Motor Group ha lanciato un "robot di servizio per la sicurezza in fabbrica" in collaborazione con Boston Dynamics per supportare la sicurezza del sito. Dotato di IA, navigazione autonoma, una termocamera integrata, LiDAR 3D e tecnologie di telefunzionamento, il robot consente al personale in ufficio di osservare e sondare le aree industriali in modalità remota, di rilevare pericoli e inviare allarmi ai responsabili.
Si tratta di un altro ottimo esempio di evoluzione continua del moderno ambiente di produzione.
