Cobot

Sfruttamento di interazioni uomo-robot sicure e dirette

Un robot collaborativo (cobot) consente all’uomo di lavorare con il robot attraverso un’interazione diretta senza le tradizionali barriere di sicurezza. I benefici di un’interazione umana diretta con i cobot consentono:

  • l’esecuzione di attività complesse in condizioni di sicurezza
  • una produzione di alta qualità
  • un addestramento e una programmazione dei cobot facili e intuitivi

Il concetto di cobot, o “dispositivi di assistenza intelligenti”, è emerso durante la metà degli anni ‘90 da progetti di ricerca e aziende nel settore automobilistico, in cui i cobot fornivano la potenza necessaria per spostare oggetti pesanti sotto il controllo umano attraverso interfacce dirette. Questi sistemi garantivano un uso sicuro delle funzioni assistive dei cobot. Nel corso degli anni, i cobot sono stati sviluppati per eseguire attività quali:

Trend nei robot industriali

Perché utilizzare i cobot?

Nel settore dell’automazione convenzionale, i robot devono essere tenuti lontani dal contatto fisico dell’uomo per garantire una funzionalità affidabile senza causare danni fisici agli operatori. In questi sistemi, i robot operano in zone senza la presenza dell’uomo o all’interno di gabbie.

Automazione flessibile

Relegare i robot all’interno di gabbie limita le loro funzionalità. I mercati attuali richiedono tempi di consegna ridotti e personalizzazione di massa. Queste richieste hanno stimolato l’interesse per sistemi di produzione flessibili e polivalenti attraverso collaborazioni uomo-robot che non mettono in pericolo gli operai. Nell’automazione flessibile e collaborativa, i cobot aumentano e potenziano le capacità umane con forza, precisione e funzioni di analisi dei dati che rappresentano un valore aggiunto per gli utenti finali dei cobot. Lo sviluppo dei cobot si prepone i seguenti obiettivi:

  • coesistenza: area di lavoro condivisa con gli operai umani per ottimizzare un processo
  • collaborazione: automazione flessibile per diverse attività con l’interazione umana

Sistemi di sicurezza

Le barriere di sicurezza rappresentano un ostacolo tecnologico all’adozione dei robot su più larga scala. I cobot sono progettati per soddisfare i requisiti di sicurezza con progetti di sicurezza intrinseca che consentono un’interazione sicura tra il cobot e gli oggetti che si trovano nella sua area di lavoro (Standard ISO 10218-1). I cobot riducono l’inerzia quando sono esposti a potenziali collisioni e contengono componenti conformi come sensori di coppia combinati per assorbire l’energia di eventuali impatti indesiderati. Inoltre, gli sviluppatori di cobot utilizzano un’ampia gamma di sensori esterni (fotocamere, laser, profondità, ecc.) e fondono i dati acquisiti per garantire un riconoscimento affidabile della prossimità uomo-robot e dei relativi movimenti.

Algoritmi avanzati per l’autonomia

I cobot necessitano di algoritmi avanzati per poter raggiungere il loro grande potenziale di produzione in ambienti ad elevata diversificazione e volumi ridotti. I cobot devono essere in grado di funzionare in situazioni inconsuete senza istruzioni chiare. L’algoritmo del pianificatore di movimento consente al cobot di raggiungere una posizione desiderata in ambienti noti, mentre gli algoritmi di prevenzione delle collisioni assicurano un comportamento reattivo del cobot in ambienti dinamici sulla base della conoscenza del luogo fornita dai sensori durante il suo spostamento.

Con l’utilizzo di MATLAB® e Simulink® per sviluppare applicazioni cobot per robot manipolatorirobot mobili autonomi (AMR), è possibile:

  • progettare e verificare i sistemi cobot con strumenti di modellazione basati sulla fisica e multidominio
  • utilizzare modelli di sensori, come fotocamere, LIDAR e IMU per prototipare il modo in cui il cobot percepisce un ambiente
  • Collegamento e controllo dei cobot di KinovaUniversal Robots con MATLAB
  • Progettazione di solutori di cinematica inversa, configurazioni e waypoint per applicazioni cobot
  • progettare, iterare e ottimizzare la pianificazione del movimento e i controller per i propri cobot
  • modellare la logica dei sistemi e valutare gli algoritmi autonomi per le tue applicazioni cobot
  • generare automaticamente il codice di produzione da distribuire ai controller del cobot e ai computer di bordo
  • convalidare i propri requisiti di progettazione, generare automaticamente casi di test per la copertura del modello e migliorare la qualità dei progetti attraverso il processo di sviluppo
  • produrre report e artefatti necessari per la certificazione rispetto a standard industriali come IEC 61508, ISO 26262 e DO-178

Vedere anche: MATLAB e Simulink per la robotica, MATLAB e Simulink per robot manipolatori, Robotics System Toolbox™, Navigation Toolbox, ROS Toolbox, Lidar Toolbox, Simscape Multibody, Programmazione di robot