Progettati per condividere lo spazio e il lavoro con gli esseri umani, i Robot Collaborativi possono certamente vantare un livello di sicurezza superiore rispetto alle macchine delle linee robotiche tradizionali.
Ma quali sono gli standard da rispettare e le funzioni che rendono i Cobot così affidabili?
Prima di vederlo nel dettaglio è necessaria una precisazione.
Chi lavora nella robotica collaborativa sa che non esistono macchine “collaborative” per natura. Questo perché un robot può anche essere progettato per un compito collaborativo, ma è l’applicazione che fa tutto il lavoro. È l’applicazione che rende il robot “collaborativo”.
La progettazione dei Cobot, dunque, richiede attente valutazioni del rischio per garantire la sicurezza degli operatori umani durante tutto il loro utilizzo.
È fondamentale che i produttori considerino tutti i possibili rischi, come possono essere i cosiddetti contatti transitori o quasi statici, nonché ciò che può accadere quando il robot è coinvolto in un arresto di emergenza.
Standard di sicurezza
Il tema della sicurezza in relazione ai robot collaborativi è dunque complesso.
Le norme di riferimento sono sostanzialmente di tre tipi, ma a queste si aggiunge una “technical specification” che non ha valore obbligatorio, ma funge da linea guida.
Esistono quindi:
- Norme di tipo A: è il caso della ISO 12100, che riguarda in generale l’analisi del rischio;
- Norme di tipo B: come la ISO 13849-1, che dettaglia il comportamento delle singole parti dell’applicazione;
- Norme di tipo C: che riguardano nello specifico i robot e danno indicazioni ai costruttori (ISO 10218-1) e agli integratori (ISO 10218-2).
La ISO/TS 15066 è infine una specifica tecnica che fornisce alcune indicazioni su parametri come forza e pressione.
La definizione di parametri fissi per valutare la sicurezza di un’applicazione non è contemplata. I casi vanno invece valutati singolarmente conducendo, come abbiamo anticipato, un’analisi non tanto sul Cobot ma piuttosto sull’applicazione robotica nel suo complesso.
Funzioni di sicurezza dei Cobot
Affinché un robot possa essere considerato adatto ad applicazioni collaborative, esso deve possedere quattro importanti funzioni:
- L’arresto monitorato di sicurezza
Prevede la messa in pausa del robot nel momento in cui un lavoratore si avvicina a esso. Ha lo scopo di prevenire movimenti pericolosi. La funzione, nella nuova edizione della ISO 10218-1, è definita “arresto monitorato”; - La guida manuale
Consiste nel permettere all’operatore di muovere il robot mediante un dispositivo manuale per trasmettere comandi di movimento. Nel nuovo standard è definito “apparecchiatura per la guida manuale”, e deve avere un pulsante di arresto di emergenza; - Il monitoraggio di velocità e distanza
Questa funzione aumenta la sicurezza, specificando la distanza minima di protezione tra un robot e un operatore nell’area di lavoro collaborativa. Può essere implementata utilizzando metodi diversi, come sensori esterni, capaci di fornire dati di posizione e velocità dell’operatore, per il calcolo interno di un piano di movimento per mantenere la distanza. - La limitazione di potenza e forza
Questa funzione consente il contatto tra l’operatore e un robot, ma tutela l’essere umano da possibili lesioni o dolori. Le cosiddette funzioni PFL (Power and Force Limiting) possono avvenire mediante progettazioni di sicurezza prestabilite, non regolabili o configurabili, oppure mediante funzioni di sicurezza che possono essere regolate o configurate. Per i robot con funzioni di sicurezza PFL regolabili o configurabili, il superamento di qualsiasi parametro limite deve causare un “arresto di protezione”.
Cobot e Lavoro umano
La possibilità di impostare aree di arresto e regolare la velocità di movimento del braccio robotico, sono alcune delle soluzioni più frequentemente adottate per mettere in sicurezza l’area occupata dall’operatore.
Uno dei vantaggi dei robot collaborativi è quello di poter gestire questi parametri direttamente dal pannello di controllo, senza bisogno di dover installare centraline esterne.
Un vantaggio che riduce notevolmente i tempi di messa in esercizio e incrementa la produttività.
La capacità dei robot collaborativi di condividere compiti con gli esseri umani, dopotutto, garantisce molti vantaggi su una vasta gamma di operazioni industriali, e per questo assicura un ritorno sull’investimento fatto per robotizzare la linea industriale.
Le funzioni di sicurezza integrate nei Cobot, innanzitutto, consentono di poter lavorare insieme o vicino alle persone, contribuendo allo snellimento, all’efficientamento e alla velocizzazione di tantissime attività ripetitive.
Nonostante le numerose caratteristiche di sicurezza, che includono telai leggeri, tecnologia di rilevamento delle collisioni e punti di schiacciamento ridotti al minimo, l’applicazione dei Cobot deve però comunque tenere in considerazione ulteriori misure di sicurezza.
I robot collaborativi sono progettati per lavorare al fianco di operatori umani grazie a tecnologie come force feedback, servomotori a bassa inerzia, attuatori elastici e tecnologia di rilevamento delle collisioni che ne limitano potenza e velocità a livelli adatti al contatto.
Il monitoraggio della forza e della velocità sono le capacità distintive dei robot collaborativi.
Rilevando la presenza di una persona all’interno dello spazio di lavoro collaborativo, essi possono operare a velocità ridotte o più elevate in base alla condizione.
uesto li aiuta a massimizzare la produttività quando le persone non sono presenti all’interno della zona pericolosa.
Molti robot collaborativi utilizzano infine meccanismi di guida manuale intuitivi che permettono agli operatori di insegnare nuove attività al robot senza la necessità di programmare esplicitamente i movimenti del braccio robotico. La modalità di guida manuale controlla la forza e la velocità per garantire che il processo di insegnamento sia conforme agli standard di sicurezza.
Le applicazioni industriali
In base alle loro attività, i robot collaborativi possono generalmente suddividersi in macchine utensili automatizzate, macchine per la movimentazione dei materiali e delle merci e macchine per operazioni di assemblaggio.
Esse eseguono pertanto attività automatizzate attorno ad altre apparecchiature alle quali potrebbero potenzialmente causare danni.
Per questo i progettisti devono prendere in considerazione non solo tutti i modi in cui il robot interagisce con un operatore, ma anche quali aspetti dell’ambiente circostante potrebbero essere pericolosi.
Una valutazione del rischio, eseguita in modo completo, garantisce dunque il successo dell’efficienza di un’applicazione e aumenterà le prestazioni e i vantaggi per le operazioni industriali.
Le applicazioni di movimentazione dei materiali, che beneficiano dell’integrazione di robot collaborativi, ad esempio, comprendono il prelievo, l’imballaggio, la pallettizzazione, lo smistamento e altro ancora.
L’ormai ampio utilizzo dei Cobot per queste specifiche operazioni testimonia il grande potenziale di queste macchine e la loro consolidata sicurezza.
Un esempio concreto è il todrobot TR1 di casa TOD System.
Un mobot/Cobot rivoluzionario in grado di automatizzare i processi logistici e intralogistici consentendo agilità, efficienza e sicurezza nelle operazioni di picking and place.
Tutto grazie a un braccio meccanico innovativo e al visore 3D brevettato con IA On Board di cui è dotato, attraverso il quale è in grado di rilevare la posizione dei target e per muoversi in completa autonomia e sicurezza nello spazio di lavoro.
