Che cosa sono i cobot?

Un robot collaborativo (cobot) lavora insieme all’uomo attraverso un’interazione diretta senza le tradizionali barriere di sicurezza. I benefici di un’interazione umana diretta con i cobot includono:

• L’esecuzione di attività complesse in condizioni di sicurezza
• Una produzione di alta qualità
• Insegnamento e programmazione di cobot intuitivi e di facile utilizzo

Il concetto di cobot, o “dispositivi di assistenza intelligenti”, è nato da progetti di ricerca di aziende del settore automotive, in cui i cobot fornivano la potenza necessaria per spostare oggetti pesanti mediante comandi forniti dall’uomo. Questi sistemi garantivano un uso sicuro delle funzioni assistive dei cobot. Nel corso degli anni, i cobot sono stati sviluppati per eseguire attività quali:

• Pick-and-Place
• Ispezione della qualità
• Assemblaggio e finitura dell’ultimo miglio

Vantaggi dei cobot

Nel settore dell’automazione convenzionale, è opportuno evitare il contatto fisico tra robot e 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 garantendo al contempo la sicurezza degli 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. Con i cobot si desidera ottenere:

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

Sistema 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 (ad esempio, norma 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 (ad esempio, fotocamere, laser e profondità) e fondono i dati acquisiti per garantire un riconoscimento affidabile della prossimità uomo-robot e dei relativi movimenti.

Programmazione dei cobot con algoritmi avanzati e l’IA

Rimangono delle lacune tecnologiche che ostacolano lo sviluppo di cobot che soddisfino l'intera serie di requisiti. I cobot necessitano di algoritmi avanzati per poter raggiungere il loro 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, tramite la percezione indipendente dell’ambiente circostante con il Deep Learning. Il pianificatore di movimento consente al cobot di raggiungere una posizione desiderata, mentre gli algoritmi di prevenzione delle collisioni consentono un comportamento reattivo del cobot in ambienti dinamici sulla base della conoscenza del luogo fornita dai sensori durante il suo spostamento.

Applicazioni dei cobot

I cobot stanno trasformando diversi settori industriali lavorando insieme all’uomo mediante algoritmi robotici avanzati e IA, migliorando così la produttività e riducendo i costi. Le loro aree di applicazione comprendono:

• Il settore automotive: i cobot sono utilizzati per l'assemblaggio, il prelievo dei contenitori e l'ispezione, migliorando la qualità e la velocità della produzione.
• Automazione di magazzino e di fabbrica I cobot automatizzano le attività di smistamento, prelievo e imballaggio, migliorando l'efficienza dell'evasione degli ordini.
• Produzione di elettronica I cobot assemblano componenti delicati e conducono test di precisione, adattandosi alla produzione ad alto dosaggio e a basso volume.
• Lavorazione di alimenti e bevande I cobot vengono utilizzati per l'imballaggio, la pallettizzazione, la de-pallettizzazione e il controllo qualità, riducendo al minimo i danni ai prodotti.
• Produzione farmaceutica: I cobot gestiscono materiali sensibili e vengono utilizzati per il confezionamento, garantendo la conformità agli standard normativi.

Queste applicazioni dimostrano la flessibilità dei cobot e il loro ruolo nell'avanzamento dei processi produttivi.

Progettazione di cobot con MATLAB e Simulink

MATLAB^® e Simulink^® mettono a disposizione una serie completa di strumenti che consentono di:

• Utilizzare modelli di sensori, come fotocamere, LIDAR e IMU, per prototipare la modalità di rilevamento dell’ambiente da parte del cobot.
• Percepire l'ambiente del cobot mediante il Deep Learning e la computer vision.
• Insegnare i movimenti al cobot con Inverse Kinematics Designer e la pianificazione del movimento.
• Progettare, iterare e ottimizzare i controller del movimento per un’interazione sicura con i cobot.
• Modellare la logica di controllo dei sistemi e valutare gli algoritmi autonomi per le applicazioni cobot.
• Collegare e controllare i cobot di Kinova^® e Universal Robots con MATLAB.
• Generare automaticamente il codice di produzione da distribuire ai controller del cobot e ai computer di bordo.