Come sono e cosa fanno i robot utilizzati nella produzione automotive
Nella definizione di “robot” rientrano vari tipi di macchinari. Quali sono quelli più diffusi nell'industria automotive? Come sono fatti? Quali sono i loro compiti?
Che cosa è un robot? Rispondere non è semplice: non esiste ancora una definizione univoca, nonostante concetti come la robotica e l'intelligenza artificiale siano ormai comuni. “La parola robot è un po' come la parola dolce: sappiamo tutti cos'è, ma se ognuno desse la propria interpretazione, le definizioni sarebbero tutte diverse” spiega Jan Čejka, esperto di robotica che lavora nel team di pianificazione delle attrezzature all’interno del reparto saldatura di ŠKODA.
I robot come i supereroi
I robot sono come dei supereroi: lavorano senza sosta, non si stancano mai e hanno capacità sovrumane, per esempio quella di spostare senza problemi carichi che pesano fino a mezza tonnellata. Inoltre sono molto più precisi degli umani: possono eseguire movimenti lineari in linea retta con molta più precisione del chirurgo più esperto. Infine, i robot sono dei grandi matematici: in un solo istante possono ricalcolare tutti i tipi di coordinate spaziali, regolare la traiettoria del braccio e afferrare con precisione l'oggetto richiesto.
Robotica, una disciplina completa
“La robotica è la regina dell'ingegneria: mette insieme tutte le moderne discipline scientifiche e tecniche: matematica, fisica, programmazione, ingegneria, uso dei sensori e design. Se ti piacciono i motori oppure sei un programmatore, nella robotica troverai praticamente tutto quello che si studia nelle scuole di ingegneria. Anche la ricerca è importante, visto che tutti i risultati possono trovare applicazione nella robotica: che si tratti di intelligenza artificiale, di nuovi materiali o di matematica, tutto è utile nella progettazione di bracci, di riduttori o nello sviluppo dei lubrificanti” continua Čejka.
Lavori pesanti e di precisione
In ŠKODA lavorano oltre 4.000 robot: vengono impiegati principalmente nella saldatura, nella movimentazione e nell'incollaggio; questi processi rappresentano l'85% del totale delle attività dei robot, mentre il rimanente 15% include la clinciatura, la flangiatura, la spazzolatura e la saldatura laser.
“La robotica diventa più complessa quando viene aggiunto un nuovo pezzo alla linea di montaggio e nell'area di finitura. È proprio in questi contesti che stiamo cercando di integrare i robot collaborativi. Lavoriamo sempre più spesso anche con i cosiddetti sistemi di visione, che stanno gradualmente automatizzando l'input: il robot può selezionare la parte giusta dal pallet e afferrarla da solo" riprende Čejka.
Il ruolo dei robot
Affidarsi ai robot ha più senso per le attività di routine e, soprattutto, per quelle fisicamente impegnative; l'obiettivo non è sostituire il lavoro umano ma renderlo più facile. Le persone sono insostituibili per gran parte del lavoro: prendono decisioni rapide, hanno capacità motorie fini e precise e soprattutto possono pensare. E in ogni caso, qualcuno deve sempre prendersi cura dei robot, tenerli in funzione, ripararli e programmarli.
L'autore ceco Karel Čapek fu il primo a usare la parola “robot” nel 1920, nella sua opera R.U.R. (Rossumovi univerzální roboti, I robot universali di Rossum). I protagonisti sono robot "umanoidi" che sembrano e si comportano come persone, tranne per il fatto che mancano di emozioni; il loro ruolo è concedere più tempo alle persone lavorando al posto loro e infatti la parola "robot" deriva dalla parola ceca per ‘lavoro duro’.
Robot stazionari
I robot stazionari sono utilizzati principalmente nell'industria, operano solo in uno spazio predefinito e proprio in base a questo vengono classificati. Le loro caratteristiche sono determinate dal design, dalla disposizione degli assi, dalla lunghezza e dal numero di braccia.
I robot cartesiani si muovono su assi perpendicolari e il loro spazio di lavoro è un cubo o un blocco, mentre i robot cilindrici coprono un cilindro o una sfera immaginari. Lo SCARA (dall’inglese: Selective Compliant Articulated Robot Arm, ossia braccio robotico articolato conforme selettivo) è uno di questi ultimi: un robot cilindrico costituito principalmente da assi rotanti. È piccolo, veloce e preciso, perfetto per la manipolazione e l'assemblaggio di componenti, ma anche per le regolazioni fini di allineamento.
Robot articolati
I robot industriali più comuni sono quelli angolari o articolati. Quelli a sei assi sono costituiti da due parti meccaniche denominate manipolatore e polso: permettono al robot di allungarsi e di ruotare all'angolo desiderato utilizzando il polso. “I robot Kuka sono i più numerosi nei nostri reparti saldatura, ce ne sono più di 2.500. Poi vengono i robot giapponesi Fanuc, seguiti dai sessanta robot della svedese ABB. I fornitori devono supportare le nostre tecnologie e vengono scelti in base a standard stabiliti nel Gruppo Volkswagen. Ogni robot è programmato con i nostri software e deve essere in grado di gestire diverse attività” spiega ancora Čejka.
I robot a sei assi di ŠKODA sono molto impiegati nelle saldature della carrozzeria. I punti di saldatura sono migliaia e ognuno viene eseguito con una precisione al decimo di millimetro. I robot hanno anche una funzione di bilanciamento per regolare la posizione delle pinze di saldatura rispetto alla lamiera, compensando eventuali imprecisioni.
Robot di servizio e su ruote
I robot di servizio sono assistenti non industriali che aiutano le persone in attività non produttive: Un ottimo esempio sono i robot aspirapolvere. E ancora, i robot su ruote possono muoversi liberamente oppure sui binari. Si caratterizzano per il numero e la disposizione delle ruote, ma anche per le loro dimensioni e il rivestimento, e devono essere in grado di superare vari ostacoli. Hanno anche un sistema di navigazione e possono eseguire qualsiasi tipo di attività, anche la raccolta di campioni su Marte.
Il loro uso più comune nell'industria è quello di AGV - Automated Guided Vehicles - e in effetti sono i principali assistenti robotici nella logistica ŠKODA. Aiutano a trasportare i pezzi dal magazzino alla linea di produzione e possono caricare un pallet direttamente sulla linea grazie alla comunicazione wireless che rende il processo sicuro.
Robot ambulanti
I robot ambulanti hanno gambe e piedi per muoversi e spesso imitano la camminata degli umani o degli animali, così da poter affrontare meglio i terreni difficili. In questo caso la sfida principale è disporre di un’architettura matematica del sistema di controllo che sia robusta e veloce, per mantenere il robot in equilibrio e sincronizzare perfettamente gli arti.
Nell'industria non sono molto diffusi; ŠKODA li utilizza nell'ambito del progetto fabbrica digitale: qui sono in fase di sperimentazione diverse piattaforme mobili che scansionano le apparecchiature di produzione per sincronizzare un modello digitale con la realtà.
Robot specializzati
“L'ultima categoria di robot non è definita perfettamente, ma possiamo chiamarli specializzati. Sono i robot progettati per abilità specifiche come nuotare, volare o lavorare in sciami. Poi ci sono quelli piccoli come atomi – i nanorobot – che un giorno potrebbero per esempio contribuire a eliminare le cellule tumorali nei corpi umani. Alcuni robot possono combattere sui campi di battaglia, altri aiutano a pulire le nostre case" sottolinea Čejka. Da menzionare anche gli esoscheletri, strutture funzionali che le persone indossano per aumentare la propria forza, migliorare l'ergonomia del lavoro o sostituire gli arti mancanti.
“I nostri robot lavorano in sciame nell'officina di saldatura: comunicano tra loro e si coordinano, letteralmente dandosi la precedenza, se sono in pericolo di collisione. Abbiamo testato droni autonomi per la logistica; nell'assemblaggio sono comuni macchine per migliorare l'ergonomia. Anche i robot collaborativi che condividono uno spazio di lavoro con un essere umano senza essere separati da barriere possono rientrare in questa categoria. Robot come questi ci aiutano a eseguire l'incollaggio o a misurare le dimensioni dei componenti" conclude Čejka.
Fonte: ŠKODA
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