Robotica collaborativa nel manifatturiero: i nuovi orizzonti per le PMI

Per rimanere competitive in un mercato sempre più globale e dinamico, le industrie del settore manifatturiero stanno riconoscendo l’importanza di convertirsi in smart factory. Questa trasformazione non si limita più all’adozione di mere automazioni, ma implica quella di sistemi e tecnologie interconnesse che supportino gli operatori nella produzione, nell’accelerazione dei processi di sviluppo e, di conseguenza, nel soddisfare le richieste mutevoli e sempre più personalizzate del mercato.

In questo scenario, la robotica collaborativa assume un ruolo di rilievo.

Con il termine “robot collaborativi”, o Cobot, dalla crasi dei termini inglesi “collaborative robot”, si fa riferimento a sistemi robotici di nuova generazione progettati e realizzati per operare in sicurezza insieme agli operatori umani in ambienti di lavoro condivisi. I cobot assistono l’operatore nei diversi processi all’interno dell’industria manifatturiera, portando a quest’ultimo benefici cognitivi, ergonomici e soprattutto fisici, in quanto sgravano l’uomo da mansioni ripetitive e usuranti. 

La robotica collaborativa consente poi un’installazione semplificata del robot rispetto ai tradizionali robot industriali, dal momento che non richiede infrastrutture fisiche di protezione e di conseguenza consente una minore occupazione dello spazio negli ambienti produttivi.

Tale realtà è presente in diverse aziende italiane, incluse le PMI, ed è proprio tra quest’ultime che si riscontra la maggiore richiesta di robotica collaborativa grazie alle caratteristiche intrinseche di questi cobot: flessibilità, facilità di programmazione e di integrazione con altri dispositivi.

Il bando MADE 4.0 con fondi PNRR

Su questo punto interviene anche il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (d’ora in poi PNRR) nell’ambito della Missione 1, Componente 2 dove sono stanziati fondi per potenziare la competitività del sistema produttivo rafforzandone il tasso di digitalizzazione, di innovazione tecnologica e internazionalizzazione.

Parte integrante del PNRR è il bando erogato da Made 4.0, centro di competenza con sede a Milano, riconosciuto come soggetto attuatore degli interventi di trasferimento tecnologico previsti dal PNRR in funzione della sua natura di polo di eccellenza per lo sviluppo di attività di orientamento e formazione, progetti di innovazione, ricerca industriale, sviluppo sperimentale e studi di fattibilità sui temi di Industria 4.0.

Il bando, con dotazione finanziaria di 12.5 milioni di euro, finanzia imprese manifatturiere italiane che vogliono investire in innovazione.

Tale progetto enfatizza il ruolo cruciale del trasferimento tecnologico per mantenere la competitività e la sostenibilità delle imprese italiane nell’era digitale. Le imprese selezionate avranno accesso non solo a finanziamenti, ma anche a una vasta gamma di competenze e risorse tecniche offerte da Made, che vanno dalla consulenza alla validazione dei progetti.

Sulle opportunità offerte alla manifattura italiana e lombarda dall’uso dei robot, consigliamo la visione della nostra video-intervista “Robot collaborativi, un’opportunità per la manifattura” al Professor Paolo Rocco, docente di Controlli Automatici e di Robotica Industriale Automatica al Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano.

La Robotica collaborativa in Lombardia

La robotica ha compiuto enormi progressi negli ultimi anni: i robot sono diventati più piccoli, compatti, intelligenti e soprattutto versatili. In questo scenario il territorio lombardo, sebbene sia ancora popolato da piccole e medie imprese che si avvalgono nella lavorazione prevalentemente di processi produttivi di tipo manuale, si presenta pronto ad adottare queste nuove tecnologie, orientate verso l’impiego di soluzioni altamente innovative, in grado di generare significativi impatti economici.  

In particolare, per l’industria manifatturiera si prevede l’integrazione e lo sviluppo di tecnologie di Intelligenza Artificiale; lo sviluppo dei processi di produzione ibridi, robotica collaborativa, meccatronica, tecnologie di controllo e automazione di macchine, sistemi e processi produttivi; l’implementazione di soluzioni innovative per coinvolgere e valorizzare il ruolo umano nelle attività di fabbrica e lo sviluppo di tecnologie per la realtà virtuale e aumentata, al fine di agevolare percorsi formativi e di mentoring virtuali (Smart Specialisation Strategy 2021/2027 - S3 Lombardia).

Le agevolazioni previste sono particolarmente orientate a favorire le piccole e medie imprese, dimostrando un impegno concreto nel sostenere questi pilastri fondamentali dell’economia italiana.

A tal proposito risulta rilevante il progetto International Research Center for Robot and Additive Manufacturing 4.0 (IRCRAM 4.0), finanziato dal Regione Lombardia tramite il bando “Call Hub Ricerca e Innovazione”. Obiettivo principale del progetto è sviluppare tecniche innovative di stampa 3D e robotica per la produzione di componenti su larga scala realizzati con materiali avanzati. Questa iniziativa si inserisce nelle sfide attuali del settore manifatturiero, puntando a una produzione più sostenibile ed efficiente.

Le soluzioni proposte da IRCRAM 4.0 migliorano l’efficienza del processo produttivo e la sicurezza degli operatori, grazie all’impiego di robot telecomandati e interconnessi. In particolare, il progetto si concentra sulla progettazione meccanica innovativa, utilizzando nuove tecniche di Manifattura Additiva (AM) per la realizzazione di componenti industriali altrimenti impossibili con le tecnologie tradizionali e mediante lo sviluppo di un cluster di robot basato sulla tecnologia Industria 4.0, in grado di gestire componenti su larga scala.

Un aspetto cruciale del progetto è l’analisi mirata alla riduzione del rumore, attraverso l’uso delle tecniche di controllo attivo del rumore (ANT - Active Noise Control) e del controllo attivo delle vibrazioni (AVC - Active Vibration Control).

La Lombardia presenta dunque grandi potenzialità di crescita nei settori della robotica e della manifattura di precisione, come sede di importanti aziende internazionali del settore e per la presenza di un tessuto produttivo molto sviluppato.

Gli impatti della robotica collaborativa: tecnologie

La collaborazione uomo-robot nello spazio condiviso è un potente abilitatore. La robotica collaborativa si avvale di diverse tecnologie per migliorare l’interazione tra robot ed esseri umani, nonché per ottimizzare l’efficienza e la sicurezza sul luogo di lavoro.

Queste tecnologie includono ad esempio:

1. Sensori avanzati: questi sensori consentono ai robot di percepire l’ambiente circostante interrompendo i propri movimenti in caso di collisioni e di riattivarsi non appena vengono ristabilite le condizioni di sicurezza. 
2. Interoperabilità e Internet of Things: i cobot interagiscono e funzionano facilmente con altri dispositivi e sistemi in qualunque ambiente di fabbrica.
3. Big Data: le tecnologie di connessione e rete permettono ai robot collaborativi di raccogliere una grossa quantità di dati e di trasmetterli ad altri sistemi, promuovendo il flusso di informazioni trasparenti.
4. Controllo e pianificazione del movimento: queste tecnologie consentono ai robot di eseguire movimenti precisi e sicuri. I sistemi di controllo avanzati consentono ai robot collaborativi di muoversi in modo fluido e sicuro negli ambienti condivisi con gli esseri umani.
5. Interfacce uomo-macchina (HMI): le interfacce permettono agli esseri umani di interagire in modo intuitivo e sicuro con i robot. Schermi touchscreen, comandi vocali o gestuali sono sviluppati per favorire una comunicazione efficace e comprensibile tra robot e operatori umani.

In conclusione, la robotica collaborativa rappresenta un’opportunità di innovazione per le imprese diventando traino dell’Industria 4.0 nonché apripista dell’Industria 5.0.

Industria 5.0 nasce anche dal desiderio di rimettere l’uomo al centro del processo di manifattura e produzione, e di poter quindi usare la tecnologia per ritornare a dare valore all’uomo nel processo di manifattura, con la possibilità della personalizzazione anche nella produzione su larga scala.

In futuro, quindi, si può immaginare una cooperazione sempre più stretta tra robot ed esseri umani, con i primi che sostituiranno determinate attività lavorative senza necessariamente ridurre i posti di lavoro degli operatori umani (su questo punto ascolta l’opinione dell’esperto: guarda la video intervista al professor Rocco, a 07.44).