SISTEMI INNOVATIVI A CELLE DI PRODOTTO

Per mantenere la competitività dell'industria sarebbe vantaggioso ottenere una maggiore efficienza e una riduzione dei costi tramite l’automazione delle attività, ad esempio tramite l’impiego di robot industriali, a cui assegnare compiti come l’alimentazione delle parti necessarie all’operatore [25]. Inoltre, il sistema proposto, oltre a fornire un supporto fisico alle attività tramite l’utilizzo di robot industriali, include una tecnologia che svolge una funzione di supporto informativo per permettere agli operatori, anche inesperti, di acquisire rapidamente le competenze necessarie ed eseguire un lavoro di alta qualità. Tuttavia, la cooperazione uomo-robot non può prescindere da una serie considerazioni in merito alla gestione della sicurezza [25].

Il sistema è composto da tre sottosistemi, illustrati in Figura 44:

1. stazione di alimentazione delle parti (A), 2. stazione di montaggio (B),

3. Safety Management (C).

Figura 44. Schema di configurazione della cella di lavoro

Nella zona A (stazione di alimentazione parti), un robot alimenta automaticamente tutte le parti necessarie per il montaggio alla stazione di assemblaggio (zona B). All’interno della stazione di montaggio, riportata in Figura 45, l’operatore può, pertanto, concentrarsi sulle operazioni di montaggio, assistito sia da un supporto di tipo fisico fornito dal robot (fornito, ad esempio, nel serraggio delle parti), sia da un supporto di carattere informativo fornito dal sistema.

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Figura 45.Schematizzazione della stazione di assemblaggio: interazione tra la zona A e B

Nella zona C (“Safety Management”) è stata, poi, implementata una specifica tecnologia, che ha lo scopo di tenere sotto controllo l'interazione sicura tra le stazioni A e B.

La stazione B è presieduta da un robot manipolatore di dimensioni equivalenti a quelle di un braccio umano, montato su una base mobile capace di spostarsi in tutte le direzioni, come mostrato in Figura 46. Il robot svolge un’attività di raccolta e prelievo delle unità da assemblare.

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In questo modo si impedisce all’operatore di commettere un errore nella preparazione del kit delle parti da assemblare, lasciando a questi il compito più delicato del montaggio.

Nella stazione di montaggio (zona A), l'operatore assembla i pezzi uno per uno: per aumentare la produttività dell’assemblaggio e ridurre il carico di lavoro dell’operatore, uno dei manipolatori mobili può possono assistere l' operatore nel montaggio, ad esempio con un puntatore laser, come mostrato in Figura 47.

Figura 47. Interazione uomo-robot

In questo modo anche gli operatori meno esperti possono assemblare le varie parti senza commettere errori.

Per rendere il più sicura possibile l’interazione uomo-robot, è stato sviluppato uno specifico sistema informativo, denominato MASS. Il sistema MASS svolge anche la funzione di aiutare gli operatori alle prime armi a passare in breve tempo, dallo svolgimento di attività elementari, ad operazioni in cui è richiesto un alto livello di affidabilità.

È possibile individuare tre sotto-sistemi che compongono il software:

1. sistema MAFOSTER 2. sistema MASTER 3. sistema MAISER

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Figura 48. Configurazione del sistema informativo MASS

Il funzionamento del sistema MAFOSTER è basato sul rilevamento “visivo” dei movimenti compiuti dall’operatore: il rilevamento viene effettuato utilizzando telecamere IP e un sistema di tracciamento basato su markers. Il sistema MASTER valuta la corretta postura e i movimenti compiuti da esperti nell’assemblaggio, per estrarre informazioni relative alle abilità necessarie per eseguire ciascuna operazione.

Il sistema MAISER, invece, fornisce istruzioni dettagliate e comprensibili agli operatori inesperti, tramite la visualizzazione di informazioni circe le varie operazioni di montaggio (le informazioni possono essere rappresentate sotto forma di testo, immagini, animazioni e voce).

Il sistema MASS ha i seguenti vantaggi:

1. possono essere fornite informazioni dettagliate e comprensibili (informazione con immagini, animazioni e voce-guida, …).

2. quantità e grado di dettaglio delle informazioni possono essere controllate a seconda del livello di abilità dell'operatore.

Un banco di montaggio orizzontale provvisto di un monitor LCD consente agli operatori di leggere le istruzioni di montaggio, passo dopo passo, senza spostare lo sguardo dal lavoro manuale. Questo nuovo banco di montaggio è, pertanto, in grado di migliorare la produttività e ridurre gli errori di assemblaggio.

Inoltre, dato che la quantità di informazioni che vengono fornite può essere controllato a seconda del livello di abilità dell'operatore, questo sistema di supporto informativo può essere utilizzato sia dai principianti che da operatori esperti.

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Dato l’elevato livello di interazione tra l’operatore e il robot, il sistema adibito alla gestione della sicurezza riveste un ruolo di primaria importanza. Infatti, l' alta velocità, l’elevata potenza dei manipolatori utilizzati per le attività di alimentazione, la condivisione dello spazio di lavoro con l'operatore e la conseguente collaborazione, ha richiesto lo sviluppo di un nuovo metodo di gestione della sicurezza .

I tradizionali sistemi di gestione della sicurezza sono progettati per bloccare i manipolatori in caso di rilevamento di un “avvicinamento” al robot da parte di un operatore. È stato, pertanto, sviluppato un nuovo metodo di gestione della sicurezza per i manipolatori, che tenga però conto dell’intensa cooperazione uomo-robot. Nello specifico è stata predisposta una limitazione della velocità e della gamma di movimenti, tenuti comunque sotto controllo da un sistema software (configurato con 2 CPUs indipendenti) adibito al controllo del robot.

Possono essere discriminate della configurazioni della cella di lavoro, illustrate in Figura 49:

1. l’area di lavoro dell’operatore può essere separata da quella del robot umano tramite una barriera fotoelettrica;

2. l' operatore e i manipolatori condividono lo spazio di lavoro (non è prevista alcuna “barriera” tra uomo e robot): la velocità e i movimenti del robot, in questo caso, sono estremamente limitati. La limitazione della velocità impedisce all'operatore umano di essere colpito dal manipolatore e le restrizione sulla gamma dei movimenti impediscono agli operatori di rimanere “intrappolati” tra i manipolatori ed i dispositivi circostanti.

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Poiché le suddette restrizioni sono sorvegliate da due CPU indipendenti, è possibile garantire un elevato grado di affidabilità del sistema.

I primi studi effettuati sul sistema appena descritto, hanno mostrato che sia gli operatori “alle prime armi” che gli esperti, impiegano lo stesso tempo per completare il montaggio. Ciò significa che il montaggio può essere eseguito in breve tempo, anche da parte di operatori inesperti (riducendo così i tempi di apprendimento e formazione).