Collaborazione Uomo-Robot: le cinque sfide più grandi

I moderni robot collaborativi stanno trasformando i processi produttivi, permettendo di automatizzare attività che fino a poco tempo fa erano considerate impossibili. Grazie alla stretta collaborazione tra uomo e robot, è possibile implementare anche fasi produttive flessibili e complesse con una produttività elevata. Tuttavia, questo comporta la necessità di soluzioni di sicurezza dinamiche per affrontare le sfide legate alla protezione dell’interazione uomo-robot. La sicurezza è la priorità assoluta, soprattutto nella collaborazione diretta uomo-robot (HRC), ovvero quando entrambi lavorano nello stesso spazio contemporaneamente. La gamma completa dei sensori SICK offre soluzioni innovative per questo problema, con tecnologie avanzate per la visione robotica, la robotica sicura, l'attrezzaggio di fine braccio e il feedback di posizione. In questo articolo, esploreremo le cinque sfide principali della collaborazione uomo-robot, proponendo soluzioni di sicurezza innovative.

Molti settori industriali si trovano ad affrontare un dilemma crescente: da un lato, la carenza di lavoratori qualificati, dall’altro, la necessità di ampliare le capacità produttive senza compromettere la qualità. Tuttavia, un'automazione completa, che richieda una riprogettazione totale dei processi, non è sempre pratica né economica. In alcuni casi, una progressiva automazione dei sottoprocessi rappresenta la soluzione ideale. Automatizzare parzialmente le postazioni di lavoro manuali con robot collaborativi, o trasformarle in postazioni ibride, è una strada percorribile. Grazie ai numerosi vantaggi offerti dall’automazione parziale, lo sviluppo della collaborazione uomo-robot sta prendendo sempre più piede. Tuttavia, mentre uomini e robot lavorano sempre più a stretto contatto, le esigenze di sicurezza cambiano.

Lo Stato dell'Arte della Collaborazione Uomo-Robot (HRC)

I cobot hanno rivoluzionato il mercato. La loro facilità di integrazione e programmazione permette oggi di realizzare applicazioni robotiche senza problemi. Al tempo stesso, i cobot sono sicuri: grazie alle funzioni di sicurezza già integrate, come il monitoraggio sicuro della forza e della velocità, e al design privo di spigoli o angoli vivi, sono ideali per una stretta collaborazione con l'uomo. Tuttavia, l'area dello strumento o del pezzo da lavorare rimane spesso non protetta dalle misure di sicurezza incorporate nel cobot. Per questa ragione, una collaborazione uomo-robot sicura, efficiente e produttiva non ha ancora raggiunto il livello di accettazione previsto. Per far funzionare in sicurezza le applicazioni HRC, è necessario rispettare determinati limiti di pressione nei punti di schiacciamento. Quando le superfici di contatto sono piccole, come nel caso dei bordi dello strumento o del pezzo, questi limiti possono essere rispettati solo limitando drasticamente la velocità del robot. A volte, è anche necessario ricorrere a strumenti collaborativi costosi. Di conseguenza, molte applicazioni HRC non sono né sicure né produttive come dovrebbero. Molti operatori rinunciano alle potenzialità dell’HRC e ricorrono a soluzioni tradizionali, come custodie o scanner laser di sicurezza.
Un altro ostacolo riguarda l'accettazione da parte degli operatori, ossia coloro che lavorano quotidianamente a stretto contatto con i robot. Le attuali misure di protezione agiscono solo dopo che si è verificato un contatto o uno schiacciamento. È evidente che ciò può causare disagio e una sensazione di sfiducia nei confronti delle applicazioni di sicurezza.

Cinque Sfide della Collaborazione Uomo-Robot

Per i produttori e gli operatori di sistemi di automazione, l'automazione assistita dai robot delle singole fasi di lavoro è essenziale per rimanere competitivi. Di seguito, analizziamo le cinque principali sfide che si pongono in questo ambito:

1. Un’applicazione robotica deve essere semplice, veloce ed economica da realizzare.

Per adattare rapidamente un robot alle postazioni di lavoro manuali, i cobot sono la soluzione ideale. Facili da installare, semplici da usare dopo una breve formazione ed economicamente convenienti, soddisfano i requisiti fondamentali per una collaborazione uomo-robot sicura.

2. L'applicazione collaborativa deve essere liberamente accessibile, senza involucro.

Gli operatori spesso necessitano di controllare le singole fasi di lavoro o i risultati, e di poter intraprendere azioni correttive senza che il processo del robot venga interrotto dai tradizionali dispositivi di protezione. Per questo motivo, la collaborazione senza barriere fisiche tra uomo e robot rappresenta una soluzione che può ottimizzare l’efficienza dei processi produttivi.

3. Come può un'applicazione HRC conciliare produttività ed efficienza con la riduzione dei rischi?

Per proteggere efficacemente l’applicazione collaborativa, è necessario implementare misure di sicurezza mirate nell'area pericolosa dell'utensile, riducendo al minimo i campi protetti.

a. Valutazione dei rischi e ingegneria sicura

La produttività inizia dalla progettazione: è fondamentale identificare, valutare e ridurre i rischi associati all'interazione uomo-robot per l'applicazione specifica. 

b. Sicurezza vs. disponibilità 

Garantire un funzionamento produttivo senza interruzioni, mantenendo la sicurezza nell'ambito di un'applicazione collaborativa, è essenziale per raggiungere livelli di produttività che giustifichino l’utilizzo del robot. 

c. Costi della soluzione di sicurezza 

I costi delle soluzioni di sicurezza devono essere proporzionati all’intero budget dell’applicazione. 

4. Come può HRC garantire ergonomia e accettazione da parte degli operatori?

Le misure di protezione attuali, che si basano sul contatto fisico, monitorano le forze in gioco e intervengono solo se vengono superati determinati limiti, ma ciò può causare resistenza da parte degli operatori. Le soluzioni dovrebbero quindi prevedere misure di protezione senza contatto. 

5. Quando è conveniente l’HRC?

Perché un'applicazione robotica sia conveniente anche economicamente, deve essere efficiente e produttiva, senza compromettere la sicurezza. Questo richiede misure di protezione adeguate e che si adattino al budget, comprendendo i costi di acquisto, validazione e messa in servizio.

Quando il campo protettivo dell'EOAS viene interrotto, il robot arresta immediatamente il suo movimento, adattandosi alla situazione. Non appena il campo protetto viene ripristinato, il robot riprende il movimento. A differenza delle applicazioni HRC che si affidano alla limitazione della forza e della pressione, un robot equipaggiato con EOAS può generalmente raggiungere velocità più elevate, poiché tali limitazioni vengono gestite in modo diverso nell'area del dispositivo.

Misura di protezione senza contatto – efficiente ed economica

L'End-of-Arm-Safeguard consente di proteggere le applicazioni HRC senza contatto nell'area dello strumento. Grazie al suo piccolo campo protetto, consente di realizzare applicazioni HRC senza involucro, quindi facilmente accessibili: l'uomo può lavorare fianco a fianco con il cobot nello stesso spazio di lavoro. La sicurezza è garantita, e il robot si ferma prima che si verifichino rischi nell’area dell’utensile. Non sono più necessarie pinze collaborative speciali né modifiche al design vicino all’utensile (come l'arrotondamento di angoli o l'uso di coperture protettive). Inoltre, la validazione delle misure di protezione diventa molto più semplice, risparmiando sui costi grazie all’eliminazione delle misurazioni di forza e pressione. Il piccolo campo protetto, infine, non occupa spazio produttivo, rendendo l’uso del capannone più economico.

EOAS crea accettazione e fiducia

L'EOAS genera un campo protettivo intorno al pezzo e al dispositivo, garantendo che non si verifichino schiacciamenti. Questo consente agli operatori di muoversi liberamente vicino al robot attivo e di collaborare con esso in modo sicuro. L’EOAS aumenta l’accettazione della collaborazione uomo-robot, creando fiducia e migliorando le condizioni di lavoro.

Configurazione e installazione intuitive e progettazione rapida

L'EOAS offre una soluzione di sicurezza che riduce miratamente i rischi nelle applicazioni HRC senza superare i limiti di sicurezza. È installato direttamente sulla flangia del robot, completamente integrato nel sistema di sicurezza dei robot Universal Robots tramite l'EOAS Safety URCap, e può essere configurato in modo rapido e intuitivo utilizzando il Teach Pendant UR. È un vero sistema plug-and-play. Il sistema EOAS è attualmente progettato per applicazioni Universal Robots, ma in futuro sarà disponibile anche per altri sistemi. L’EOAS ha il potenziale per trasformare il mondo dei cobot, permettendo alle aziende di implementare applicazioni HRC sicure non solo in nicchie specifiche, ma su scala generale.

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