Dalla saldatura all’assistenza chirurgica, la precisione rappresenta un fattore critico per moltissime applicazioni di automazione robotica. L’argomento è stato scandagliato in un articolo su Robotic Business Review, che potete trovare qui nella versione integrale in inglese.
Scopriamo intanto i cambiamenti che sono avvenuti in quest’ambito.

Precisione robot: evoluzione e nuovi utilizzi

I robot si sono evoluti in maniera considerevole negli ultimi 70 anni circa, divenendo sempre più efficienti, reattivi, flessibili e precisi. Ed è proprio quest’ultima caratteristica a rappresentare l’elemento chiave delle future applicazioni.

Le prime tecnologie nel campo dell’automazione industriale erano deputate prevalentemente allo svolgimento di mansioni ripetitive che non richiedevano un alto livello di precisione, come la verniciatura delle portiere delle automobili. Grazie ai progressi fatti nel campo del controllo di movimento, degli attuatori e di altre tecnologie, i robot industriali di oggi possono invece completare un più ampio raggio di lavori.

Dalla manipolazione di materiale e l’asservimento macchina al lavoro a contatto con le persone per operazioni di pick and place, la precisione dei robot sta trasformando molti settori (produttivo, medicale e logistico per citarne alcuni). Vediamo quindi come la precisione dei robot sia migliorata negli anni e di cosa abbia bisogno per continuare a crescere.

Tecnologie che migliorano la precisione dei robot

Prima di tutto è necessario fare una distinzione tra la precisione dei robot e la loro ripetibilità. Quest’ultima “indica la capacità di un robot industriale di portare il proprio end effector nella stessa posizione, con lo stesso grado di orientamento, per più volte di seguito” ha spiegato Ilian Bonev, co-fondatore dell’azienda dei piccoli bracci robot Mecademinc Inc. e professore di robotica di precisione all’École de Technologie Supérieure (ÉTS o Scuola di Alta Tecnologia), parte dell’Università del Quebec. “La precisione è invece la capacità di un robot di spostare il proprio end effector verso una posizione e un orientamento desiderati e mai raggiunti prima”.

“Tecnicamente nessun robot o processo produttivo è preciso al 100% – continua Bonev – c’è sempre qualche margine di errore. La media di errore posizionamento del robot determina il suo livello di precisione e la tipologia di compiti che può svolgere, ma nel tempo questo margine è diminuito sensibilmente grazie a vari miglioramenti tecnologici”.

Laser, base solida e software

Tra i primi progressi tecnologici realizzati troviamo i tracciatori laser, che possono misurare la posizione del braccio robot, compararla con la posizione programmata e quindi correggere ogni eventuale errore rilevato. Il robot può effettuare questi controlli regolarmente – spesso più volte durante lo svolgimento di una stessa operazione – compensando ogni errore e generando in questo modo un sistema più accurato.

Per migliorare la precisione, i produttori di robot e gli operatori devono inoltre considerare alcuni fattori esterni, come il payload (carico massimo sostenibile) e le vibrazioni.
Una base solida può fornire un aiuto in questo senso, tenendo il braccio robot fermo. Per evitare gli errori derivanti da eccessive vibrazioni, l’energia deve essere trasferita attraverso la base del robot fino al pavimento, in caso contrario la precisione del robot può risultare compromessa.

Anche il software gioca un ruolo importante, in quanto controlla i movimenti del robot. Gli sviluppatori utilizzano spesso più programmi di automazione, così da garantire una migliore precisione e consentire interventi repentini nel caso sorgano problemi. Un robot per il taglio laser, ad esempio, può dover rallentare i movimenti per effettuare un taglio attorno ad un angolo, ma questo rallentamento comporta un aumento di calore. Il robot dovrebbe essere programmato per ridurre il consumo di energia quando rallenta, riducendo così anche il calore.

Cobot e velocità di cambiamento

Mathieu Bélanger-Barrette, senior production engineer nell’azienda di robot collaborativi Robotiq, ha fatto notare che prodotti come i robot di precisione non subiscono molte innovazioni nel tempo, anche se il mercato della robotica nel suo insieme avanza rapidamente. Ha quindi affermato che “dal mio punto di vista, la precisione è un concetto che non necessita di esistere nella robotica collaborativa. Infatti questi robot moderni necessitano solo di una buona ripetibilità, posizionando le parti nello stesso tempo, con regolarità”.

Anche se la precisione può non essere un elemento fondamentale per i cobot come invece avviene per altre automazioni, Bélanger-Barrette ricorda che i cobot sono ora dotati di più sensori, che permettono di percepire l’ambiente di lavoro e li rendendono più precisi.

“I cobot hanno dei sensori che gli dicono quanta forza devono applicare su una certa superficie, ma anche sistemi di visione che gli permettono di vedere quale oggetto stanno per afferrare. Seguendo questo obiettivo di miglioramento complessivo delle prestazioni, Universal Robots, per esempio, ha aggiunto un sensore di forza e coppia grazie al quale il cobot riesce a svolgere compiti che prima erano troppo complessi.”

Secondo Bélanger-Barrette non solo i robot miglioreranno la precisione della loro posizione, ma saranno anche in grado di comprendere meglio l’ambiente che lo circonda e i suoi elementi. Questo sviluppo potrebbe rappresentare “l’elemento di svolta nel futuro delle applicazioni robotiche” conclude.

Mercati per robot di precisione

Nonostante il basso tasso di innovazione descritto da Bélanger-Barrette, la precisione dei robot ha fatto molta strada dai suoi primi giorni nell’industria dell’automazione.
Oggi i robot vengono sempre più utilizzanti come assistenti per operazioni chirurgiche: per esempio, un ospedale nel Regno Unito ha testato un robot per svolgere un delicato intervento agli occhi. Lo studio ha dimostrato che il robot era 10 volte più preciso di un chirurgo umano, dato che poteva effettuare movimenti accurati entro 1 micron.

Con i progressi della tecnologia i robot stanno diventando ancora più precisi, e sono sempre più diffusi nelle aziende. Si prevede che il mercato della robotica globale crescerà approssimativamente di 67 miliardi di dollari entro il 2025. Se si considera la cifra di partenza del 2010, 15miliardi di dollari, si comprende che il volume di crescita è notevole.

I robot di oggi possono svolgere lavori molto più complessi rispetto ai loro predecessori.
E gli esperti concordano nel pensare che i cobot e i robot di servizio del futuro saranno in grado di svolgere compiti complessi in maniera più accurata rispetto a quanto possono fare le persone.