Mano nella mano

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co-act-gripper-jl1-anwendungLa collaborazione uomo-robot richiede pinze intelligenti e sicure. Gli ultimi studi tecnologici presentati da SCHUNK illustrano le nozioni fondamentali della robotica collaborativa, i requisiti minimi che devono essere soddisfatti e cosa è possibile realizzare oggi. In particolare,  con Co-act Gripper JL1, lo specialista nei sistemi di presa stabilisce un nuovo standard per le pinze collaborative del futuro.

Quando SCHUNK presentò al mercato mondiale i primi moduli di presa Safety certificati due anni fa, era chiaro che con questo,  il leader di competenza della tecnica di serraggio e dei sistemi di presa, avrebbe riscosso un grande successo. In quel momento, infatti,  Ralf Steinmann, Direttore Gripping System di SCHUNK, aveva appena ridisegnato lo scenario del futuro, la collaborazione uomo-robot priva di protezioni.  Ma soli 24 mesi di distanza, gli ingenieri della Ricerca e Sviluppo del centro ricerche SCHUNK, superando le aspettative, hanno messo a punto uno studio tecnologico sulle pinze collaborative. Questi studi hanno tutto il potenziale per catapultare i sistemi di presa in una nuova dimensione.

Facendo questo, SCHUNK rimane fedele al concetto dei sistemi di presa modulari, che ha riscosso negli anni notevole successo. Gli utenti infatti devono essere nelle condizioni di ottenere soluzioni personalizzate partendo da moduli standard, senza che questo possa condurre a ingenierizzazioni costose.  Le pinze collaborative dovrebbero essere capaci di operare in aree di lavorazione separate, dove le pinze pneumatiche sono state installate per anni. Compomenti comprovati come il best seller PGN-plus sono continuamente soggete ad aggiornamenti tecnologici. Le nuove pinze SCHUNK PGN-plus, lanciate qualche mese fa, permettono di applicare momenti maggiori e di conseguenza consente l’utilizzo di dita più lunghe, grazie alle aumentate dimensioni di supporto tra i sei spallamenti portanti della guida di scorrimento dentata. Inoltre, delle tasche passanti per lubrificante garantiscono una lubrificazione permanente della guida di scorrimento e rendono del tutto superflue le operazioni di manutenzione in condizioni normali e in ambienti puliti. Ed infine, grazie alla superficie più larga del pistone, è possibile aumentare la forza di presa e di conseguenza manipolare pezzi più grandi in rapporto alla dimensione della pinza. SCHUNK trasferisce poi tutte queste caratteristiche altamente performanti della pinza universale pneumatica al corrispondente meccatronico PGN-plus Electric.

I diversi gradi di sicurezza nella fabbrica del futuro

Le situazioni dove operatori e robot possano interagire sono sempre più frequenti. Ad esempio quando operatori devono accedere in un sistema completamente automatizzato per eliminare pezzi difettosi, caricare nastri trasportatori o eliminare malfunzionamenti, i moduli di presa Safety di SCHUNK EGN ed EZN in combinazione con il controllo ECM e il modulo di scurezza ECS safety permettono le funzioni SLS, SOS e STO. Utilizzando poi pedane di sicurezza, door switch, barriere fotoelettriche o telecamere 3D con monitoraggio dell’area, è possibile definire zone di protezione senza interrompere completamente il processo di produzione, ricorrendo allo stop d’emergenza quando la distanza uomo-macchina diventa troppo ravvicinata. Le pinze Safety sono in grado di operare ad una velocità limitata di sicurezza o di effettuare un arresto d’emergenza, a seconda di quale protezione viene attivata. Durante uno stop di emergenza, infatti,  le pinze restano alimentate dalla corrente in modo da mantenere la presa dei pezzi. Non appena si disattiva la protezione, le pinze passano direttamente alle modalità di funzionamento normale immediatamente e senza dover riavviare il sistema. Nelle situazioni in cui un processo completamente automatizzato sia la soluzione economica da preferire, ma la capacità umana rimane indispensabile per completare il processo o per un processo collaterale o secondario, sarà indispensabile distinguere in maniera precisa i diversi compiti. In queste situazioni dove, uomini e robot saranno costretti a collaborare, cobots autonomi, ovvero, robot collaborativi che possono lavorare a stretto contatto con l’operatore, possono essere adibiti a funzioni ergonomicamente scomode per l’uomo o particolarmente monotone. Possono fungere da sollevatori intelligenti o da guida al posizionamento di carichi pesanti, riducendo lo sforzo fisico dell’operatore, che può concentrarsi nelle operazioni di precisione, elevando il livello d’efficienza dell’intero processo. A differenza del processo completamente automatizzato caratterizzato da netta separazione delle aree, i processi del futuro possono essere concepiti con uomini e robot che possano lavorare mano nella mano. Secondo gli specialisti di SCHUNK infatti il numero di sistemi assistiti da robot collaborativi aumenteranno rapidamente in futuro.

Le pinze collaborative SCHUNK Co-act facilitano l’interazione e la comunicazione

Quanto più gli uomini lavoreranno a stretto contatto con i robot, più elevati diventano i requisiti di sicurezza. Nello stadio più basso, dove vige la separazione delle aree di lavoro, sono sufficienti gli standard enunciati alla norma DIN EN ISO 12100; nelle aree dove è ammessa la funzione Safety la certificazione di sicurezza delle macchine deve adempiere gli standard della norma DIN EN ISO 13849; quando è necessaria la collaborazione diretta uomo-robot i principi di protezione enunciati dalle norme DIN EN ISO 10218-1/-2 and DIN EN ISO/TS 15066 devono necessariamente essere prese in considerazione.

Questo è precisamente quello che SCHUNK ha realizzato con l’implementazione della famiglia Co-act. Seppur ai minimi livelli le nuove pinze collaborative SCHUNK soddisfano i rigidi requisiti della collaborazione sicura uomo-robot: non devono m ai perdere un oggetto dalla presa, devono sempre rilevare il contatto con gli umani e non devono mai provocare urti mentre la funzione di presa è attivata.

Grazie a svariati sensori, il processo di presa si regola in tempo reale. I diversi sensi sono utilizzati per registrare, valutare e comunicare condizioni contingentali, ambientali e operative. Così in future le pinze Co-act di SCHUNK saranno in grado di trasmettere tutti i dati più rilevanti relativi al processo e all’ambiente circostante al controllo e all’intero sistema di produzione. Il focus sarà sul flusso intelligente e sulla documentazione continua sull’ottimizzazione del processo e dei materiali.  Tipico di SCHUNK:  i moduli della serie Co-act sono standard e possono essere usati su tutti i tipi di robot collaborativi.

 La pinza Co-act JL1 chiarisce dove lo sviluppo si sta dirigendo. Questa è la prima pinza collaborative intelligente, che interagisce e comunica direttamente con gli uomini. SCHUNK ha scelto di proposito le iniziali dell’ambasciatore del marchio Jens Lehmann per il primo esemplare. Il portiere fuoriclasse di fama mondiale è simbolo indiscusso di presa precisa e tenuta sicura, come nessun altro. Cinque sono le particolarità che caratterizzalo la JL1: primo, un drive di sicurezza, con la funzione di operare diversi range di forza di presa garantendo al contempo tutta la sicurezza necessaria. Assicura quindi che le parti afferrate siano costantemente mantenute dalla pinza anche se il processo dovesse interrompersi.

Secondo, sensori ambientatli che rilevano l’ambiente circostante. Terzo, un software che valuta ed elabora i segnali dei sensori. Quarto, la limitazione della forza di presa, che si regola immediatamente quanto urta involontariamente con un umano. Quinto, un design esterno arrotondato e morbido, senza spigoli o bordi contundenti.

Un sistema di sensori per elaborare ogni situazione

 Il rivestimento morbido, il design arrotondato, protezione dalla perdita del pezzo, e un pannello LED integrato nella pinza: con la pinza Co-act JL1 SCHUNK illustra i principi fondamentali di una pinza collaborativa. Con l’aiuto di una tecnica di presa appositamente studiata e dita di presa dotate di regolazione della forza delle griffe, la pinza può adattare il proprio comportamento in tempo reale a secondo che stia interagendo con un uomo o con un pezzo – e data l’elevata forza di presa che potenzialmente può applicare, questa non è una decisione insignificante. Meccanicamente, la pinza funziona sia per una presa parallela che per una centrica, ciò significa che una sola pinza è capace quindi di afferare diversi oggetti. Adattabile a diverse applicazioni, progettisti e utilizzatori dovranno confrontarsi con funzioni complesse, derivanti dall’ interazione tra sensori e meccanismi di sicurezza.

La misurazione della forza e il monitoraggio visivo condotto attraversio telecamere incorporate e sensori tattili, capacitivi o che si regolino in base alla forza da attuare.

Così come gli umani, che combinano diversi sensi per valutare una situazione, così il sistema di sensori percepirà l’ambiente circostante alla JL1 attraverso i singoli sensori e da queste, un software speciale elaborerà le corrette informazioni. Inoltre, attraverso un’interfaccia OPC UA, la pinza è capace di comunicare sia con il robot che con i più avanzati controlli di sistema. Così facendo, crea un prerequisito per modellare processi in maniera flessibile così come enunciato dall’industria 4.0. Al contempo, la pinza opera come un mezzo di comunicazione diretta tra il controllo dell’impianto e l’operatore: utilizzando luci LED ed un relativo sistema di codifica a colori, fornisce informazioni sullo stato del sistema: comunica ad esempio se è pronto per operare oppure se il pezzo corretto è stato afferrato. A seconda dell’applicazione, i componenti possono essere identificati usando aree predefinite, RFID o codici visivi. La comunicazione diretta viene infine assicurata grazie ad un touchscreen, grazie al quale si può passare alle diverse modalità operative.

Competenza specifica per pinze collaborative SCHUNK, il Co-act team

A partire dal primo esemplare tecnologico, SCHUNK perfezionerà lo sviluppo della famiglia Co-act. Finché il programma standard non sarà sul mercato, SCHUNK è capace di fornire pinze collaborative per diverse applicazioni attraverso soluzioni personalizzate.

SCHUNK ha per questo istituito un team interdisciplinare specifico a questo proposito, il Co-act team, format da specialisti del campo del design, del product management, dell’assemblaggio e della distribuzione. Il Co-act team assicura una competenca unica ed esclusiva nel campo dei sistemi di presa, ed in particolare sulla robotica collaborativa. Permette una realizzazione tecnica veloce ed orientata a soddisfare le esigenze del cliente e a fornire un supporto specifico nella valutazione dei rischi.

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