Cobot e intelligenza artificiale: un binomio perfetto by Mitsubishi e Schunk

di Marco Scotti ♦︎ Il nuovo robot collaborativo Melfa Assista, può lavorare a fianco degli operatori, senza protezioni. È dotato di un un sistema di presa smart in grado di rilevare temperatura, correnti di assorbimento e altri parametri: tutti i dettagli di un significativo passo avanti tecnologico.

«Diciamo la verità: negli ultimi cinque anni il cobot era un “trend topic” non suffragato da adeguati numeri di vendite. Nella fabbrica pre-Covid la leva più importante su cui si misurava l’efficacia di un impianto era la velocità di esecuzione. Oggi invece si creano nuove opportunità per i cobot che assumono una valenza maggiore. E questo non tanto perché vanno a “rubare” fette di mercato in cui normalmente verrebbero impiegati i robot tradizionali di tipo industriale, ma perché si creano delle nuove opportunità di applicazione». Marco Filippis, Product Manager Robot South Emea & Export Marketing Coordinator di Mitsubishi Electric Europe B.V. spiega a Industria Italiana perché, mai come ora, il cobot è prepotentemente nelle agende di tutti le industrie che vogliano garantire sicurezza ai propri lavoratori sia in ottica di distanziamento sociale, sia per quanto concerne la gestione di uno shopfloor in cui minimizzare le occasioni di infortunio.

E questo perché i robot collaborativi che vengono prodotti oggi siano in grado di evitare gli ostacoli e, attraverso il machine learning e moduli di intelligenza artificiale, di cambiare percorso a seconda della presenza o meno dell’operatore umano. Il Coronavirus, dunque, ha dato la spinta, forse decisiva, a un cambio di passo deciso in un’ottica di adozione dei cobot, che diventano parte integrante della fabbrica di nuova concezione e non più semplice “orpello” fungibile. I robot collaborativi potranno essere impiegati per svolgere mansioni che presentano alcuni rischi: è il caso della sanificazione dei locali, operazione che potrà essere effettuata da Agv su cui montare dei cobot in grado di operare in assenza di un operatore. Il Covid ci ha mostrato l’importanza della robotica industriale applicata ad altri impieghi. Lo scorso anno sono stati venduti 380mila robot, contro i 420mila dell’anno prima e i 300mila del 2016. Insomma, un trend positivo nonostante lo scivolone dello scorso anno che è dipeso da due eventi principali: i dazi Usa-Cina e la decrescita dell’automotive che, da sola, vale il 50% del complessivo. I robot collaborativi, invece, sono ancora pochi, l’1-2% del totale e potremo arrivare al 5% solo se alcuni di essi andranno a sostituire robot industriali. Le applicazioni veramente collaborative sono molto poche, anche perché la produzione richiede velocità, elemento non compatibile coi cobot a causa delle specifiche tecniche che ne regolano il comportamento con una persona a fianco.







La sicurezza, d’altronde, è il tema focale che ha dato vita ai cobot stessi, che sono per definizione meno performanti e meno efficienti dei robot industriali, ma che garantiscono un’interazione sempre più efficace tra operatore e macchinario, liberando l’uomo dalle incombenze più ripetitive e faticose e mantenendo per lui un ruolo più “artigianale”. L’approccio collaborativo, dunque, è a tutto tondo, in cui la sicurezza del lavoratore deve essere garantita a prescindere e senza l’ausilio di dispositivi esterni. Se con l’avvento di Industria 4.0 si è cercato di rendere definitivo questo nuovo paradigma, l’accelerata definitiva è arrivata “grazie” al Covid.

Marco Filippis, Product Manager Robot South Emea & Export Marketing Coordinator di Mitsubishi Electric Europe B.V.

Si configurano, dunque, alcune possibilità. La prima è l’apprezzamento del valore reale delle tecnologie, come la digitalizzazione dei processi produttivi, e l’accelerazione nell’evoluzione di robotica e automazione, che potrebbero essere una chiave per una gestione più autonoma delle catene di fornitura, tornando a produrre in Italia senza dipendere da mercati che potrebbero portare problemi di approvvigionamento. Inoltre, le nuove tecnologie possono essere un valido alleato per l’automatizzazione di processi che oggi lo sono solo in parte, sempre più in un’ottica di smart factory. Il robot, insomma, diventerà uno strumento a disposizione dell’imprenditore, da sfruttare per le esigenze produttive che variano a seconda della discontinuità della domanda. Il robot non deve svolgere solo performance statiche per migliorare e velocizzare un’attività. Ci sono nuove urgenze, certo, ma la robotica ha ancora costi impegnativi. Per questo si tende ancora a calcolare il Roi su parametri come ottimizzazione e velocità. Ma stiamo assistendo a uno spostamento dell’attenzione verso un altro aspetto, che può diventare fondamentale: l’abbattimento delle barriere tecnologiche come complessità di programmazione dei robot industriali o la difficoltà di integrazione degli strumenti di brand diversi.

Non è un caso che Mitsubishi Electric e Schunk, come vedremo, abbiano appena presentato un cobot che prevede una notevole facilità di installazione delle pinze prodotte dalla multinazionale tedesca. E che, soprattutto, porta intelligenza sull’edge in due modi: il processo dei dati; l’uso di pinze, o gripper, in grado di elaborare in tempo reale dati come la temperatura, in un’ottica di manutenzione predittiva sempre più significativa.

 

La collaborazione tra umano e robot: nuovi orizzonti

Andrea Lolli, responsabile prodotti meccatronici di Schunk Italia

La fabbrica al tempo della pandemia ha riscoperto l’importanza del cobot non soltanto come dispositivo che aiuta l’uomo nello svolgimento delle sue mansioni, ma anche e soprattutto per quelle discipline particolarmente sensibili. Nel farmaceutico, ad esempio, dove i cobot hanno aiutato gli operatori a processare un elevato numero di tamponi innalzando gli standard di sicurezza. In questo modo si ottengono tre risultati: si rispetta il distanziamento sociale, si minimizzano i rischi, si consente all’operatore di concentrarsi sulla gestione e interpretazione dei dati. «Un altro sviluppo cui stiamo assistendo – prosegue Filippis – è l’installazione dei cobt sugli Agv per girare liberamente in un’azienda ed effettuare la sanificazione. Di opportunità, in questo momento storico, ce ne sono moltissime per i robot collaborativi, sicuramente più che in passato. D’altronde bisogna guardare le cose in maniera più obiettiva: negli ultimi cinque anni i cobot sono diventati un “trend topic” senza avere delle basi solide sulle vendite. Nella fabbrica pre-Covid contava quasi esclusivamente la velocità di esecuzione dei processi, mentre oggi il cobot può assumere una valenza maggiore non tanto perché va a “rubare” fette di mercato ai robot industriali, ma perché crea delle nuove opportunità e delle nuove applicazioni che lo rendono particolarmente appealing».

Fino ad ora il principale vantaggio riconosciuto al cobot era quello di essere piccolo e maneggevole, pronto per diversi tipi di applicazioni. «Oggi –  ci racconta Andrea Lolli, Responsabile prodotti Meccatronici di Schunk – troviamo pochi casi d’uso nelle nostre aziende dove ci sia una reale collaborazione, mentre questi potranno progressivamente incrementare la loro diffusione ora che cresceranno le automazioni. Ed è per questo che il tema della sicurezza diventerà ancora più urgente: se prima si poteva usare il cobot al posto del robot industriale, oggi finalmente l’interazione sarà completata, ma servirà tenere sempre in considerazione l’impianto normativo».

Quello che ci si può attendere per il futuro è un cambio di paradigma. In primo luogo, perché stanti le nuove normative in materia di distanziamento sociale, avere una linea molto più manuale diventerà un lusso. La parte di robotica collaborativa, invece, può essere vista come un modo per far risparmiare tempo all’operatore, che può reinvestirlo in aggiornamento, formazione e realizzazione di operazioni più sartoriali.

 

L’intelligenza artificiale associata alla robotica e i sistemi di presa sempre più smart

Il connubio tra robot e Ai è un tema che, in ambito industriale, sta trovando sempre più applicazioni. Questo, prima di tutto, perché è possibile abbandonare la logica del silos e dei compartimenti stagni per creare invece un ambiente che viene definito completamente destrutturato. «La fabbrica – chiosa Filippis – cambia faccia: non guardiamo più a sistemi composti da uno o più robot, ma a un approccio totalmente integrato. Grazie a un hardware esterno, ad esempio, composto da un sistema di telecamere, il robot può operare all’interno della fabbrica in modo che si adatti alla presenza o meno dell’operatore, cambiando all’occorrenza percorso o svolgendo altri compiti. Stiamo parlando di un ambiente completamente adattivo e sicuro. Un altro aspetto che è diventato importante è quello della manutenzione predittiva: in Mitsubishi Electric abbiamo creato un sistema che prevede l’impiego dei Google Glass per la realizzazione di un gemello digitale del robot. In questo modo, l’operatore ha le mani completamente libere e riesce a seguire una procedura guidata nella manutenzione senza avere distrazioni esterne».

Mistubishi Electric si sta muovendo per sviluppare sistemi in cui si integrano robot e intelligenza artificiale. Il tutto per dare vita a una piattaforma AI, Robot Motion Planning, che permette la reazione in tempo reale agli stimoli esterni. In questo modo il robot è più autonomo grazie a un sistema software integrato con l’hardware in modo da adattarsi all’ambiente circostante vedendo l’operatore come se fosse un ostacolo e, di conseguenza, riprogrammando il percorso per raggiungere la meta. Senza contare che la connessione con il sistema It permette di ricreare un digital twin del cobot stesso. Così si eleva il livello di manutenzione predittiva in attesa del 5G, quando poi diventerà live e remota.

Connettendosi ai dati, inoltre, l’operatore ha sempre a disposizione tutte le informazioni necessarie, può creare uno storico delle operazioni svolte e da svolgere e può creare una dashboard di visualizzazione e pianificazione della manutenzione prima che avvenga il fermo macchina. L’integrazione a livello di shopfloor cambia ulteriormente: con dispositivi come MelIpc di Mitsubishi Electric, che va a integrare i tradizionali plc, si dota di intelligenza artificiale qualsiasi sensore e, in questo modo, si può fare data analysis on site, sul layer dell’edge computing.

«La manutenzione predittiva – aggiunge Lolli – è sicuramente l’applicazione più matura per quanto concerne l’integrazione tra robotica e Ai. Per quanto ci riguarda, abbiamo sempre cercato di portare più intelligenza nel sistema di presa, in modo che potesse raccogliere dei dati. D’altronde, la pinza è l’oggetto più vicino al prodotto o all’operatore e può poi trasmetterli al sistema. Tutti i nostri gripper monitorano la temperatura, le correnti di assorbimento e altri parametri importante e sono in grado di trasmettere lo “stato di salute” del blocco a chi è in grado di gestire e analizzare questi dati.

Il nuovo cobot “easy to use” Melfa Assista, lanciato da Mitsubishi Electric, è sviluppato per lavorare a fianco degli operatori senza la necessità di protezioni di sicurezza, soddisfa al contempo i nuovi requisiti per un’adeguata distanza dei lavoratori nei siti produttivi. È disponibile in tandem con Schunk, che ha curato la realizzazione di una pinza “intrinsecamente sicura” (come viene da loro definita), la Co-act EGP-C.

Il matrimonio tra cobot e Agv

Come gli Agv, i robot mobili autonomi, sono in grado di modificare di continuo la traiettoria in base agli ostacoli e a esigenze contingenti di produzione, così il cobot deve essere in grado di comprendere il contesto e adeguare la propria condotta. Deve avere “sia le orecchie che gli occhi aperti”. Deve capire se l’operatore umano ha bisogno di questo o quell’utensile, di questa o quella attività. Deve interpretare miliardi di dati provenienti dal campo. L’evoluzione sarà quella di avere il carrello semovente con montato sopra il braccio robotizzato, per riunire sullo stesso veicolo presa e spostamento. Al momento sono in corso delle applicazioni pilota, ma il vero limite è ancora la durata delle batterie, soprattutto aumentando il peso da trasportare.

 

Il nuovo operatore di fabbrica e la formazione necessaria

Come ogni rivoluzione industriale, anche la quarta porterà degli strascichi per quanto concerne le competenze. «Noi siamo impegnati nella formazione – ci spiega Filippis – degli operatori a bordo macchina. È secondo noi un compito che ci spetta e che, come Mitsubishi Electric, dobbiamo affrontare. Per questo motivo abbiamo creato un academy in cui cerchiamo di gestire questa fase di transizione, fornendo competenze e training. Quello che conta, però, è che i fornitori di tecnologia da soli non bastano, serve cambiare il mindset degli amministratori delegati o dei proprietari delle aziende per agevolare la trasformazione digitale. Quello che vediamo è un operatore sempre più digitale e specializzato, con delle skill che devono essere “coltivate”».

L’integrazione It/Ot sempre più urgente impone ai produttori di macchine di offrire dispositivi di sempre maggiore facilità d’impiego. «Stiamo lavorando – chiosa Lolli – in un’ottica di “plug and work”, perché è inutile offrire un prodotto performante e sicuro che però è molto complicato da collegare dal punto di vista elettrico o del software. La perfetta integrazione meccanica, elettrica e di software può aiutare le persone che fino a ieri avevano un certo tipo di mansioni a cambiare ed evolvere rapidamente».

Sistema di visione integrato Mitsubishi Electric: l’ultima frontiera del connubio tra robot e Ai in ambito industriale

Melfa Assista e la pinza Co-act EGP-C

Del cobot Melfa Assista di Mitsubishi Electric abbiamo già parlato qui. Obiettivo è quello di garantire sicurezza e maneggevolezza. Proprio in questa direzione va la presentazione del nuovo cobot “easy to use” Melfa Assista, lanciato da Mitsubishi Electric. Il nuovo robot completa la gamma delle soluzioni Safety della multinazionale giapponese. Sviluppato per lavorare a fianco degli operatori senza la necessità di protezioni di sicurezza, soddisfa al contempo i nuovi requisiti per un’adeguata distanza dei lavoratori nei siti produttivi. È disponibile in tandem con Schunk, che ha curato la realizzazione di una pinza “intrinsecamente sicura” (come viene da loro definita), la Co-act EGP-C. «Il nostro è un prodotto unico – prosegue Lolli – dove la “C” sta per certificato, ovvero un attestato di idoneità che noi forniamo all’utente finale, a differenza di quello che fanno tanti altri competitor che lasciano quest’incombenza al cliente». La pinza Co-act EGP-C soddisfa i requisiti della norma ISO/TS 15066 e presenta un design realizzato appositamente per non arrecare danni fisici alla persona. Inoltre, un dispositivo di limitazione della potenza elettrica assicura che i requisiti di sicurezza per l’interazione robot e operatore vengano rispettati in maniera soddisfacente.

L’integrazione con i gripper Schunk va in questa direzione. Il montaggio delle pinze, infatti, necessita di una decina di minuti in totale: una volta agganciate quattro viti e collegato il connettore elettrico, il dispositivo è funzionante. Il tutto, in un’ottica di grande tutela per il lavoratore. Per questo motivo, nello sviluppo del gripper da collegare al nuovo robot di Mitsubishi Electric, Schunk ha deciso di fornire una certificazione di sicurezza e, al tempo stesso, ha studiato un design che non potesse arrecare danni fisici alla persona. Ma la limitazione della forza si traduce anche in una minore capacità di carico. Per questo si può “switchare” modalità alla pinza, rendendola ad elevato payload fino a 450 Newton di forza. «E questo possiamo farlo – aggiunge Lolli – perché abbiamo portato sensori, celle di carico che garantiscono un livello di sicurezza idoneo a poter generare un alert se l’operatore mette la mano in una zona pericolosa». La pinza può essere controllata in maniera semplice attraverso un comando digitale I/O e grazie ad un voltaggio di soli 24V, è idonea per svariate applicazioni.

I gripper Schunk

«Il vantaggio di Melfa – conclude Filippis – è che dal tastierino posto sull’avambraccio si può decidere il posizionamento del robot e l’apertura, o chiusura, della pinza. L’integrazione tra Schunk e Mitsubishi Electric, dunque, permette di andare a operare in modo estremamente rapido e funzionale».

(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 24/07/2020)














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