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Quando il robot in piena libertà è davvero collaborativo

Andrea Pupa, studente di Unimore, ha sviluppato un’architettura di controllo di un robot che si muove accanto agli addetti, nell’ambito del packaging

di Riccardo Oldani

3' di lettura

Andrea Pupa, dottorando al dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria dell'Università di Modena e Reggio Emilia, è uno degli autori selezionati al Premio Italiano Meccatronica 2022, organizzato da Unindustria Reggio Emilia in collaborazione con Nova-Il Sole 24 Ore e co-organizzato da Community. Lo studio da lui presentato descrive la realizzazione di un sistema automatico, che utilizza robot mobili e collaborativi, per il trasporto e l'inserimento di bobine di carta su macchine etichettatrici.

Il progetto, condotto sotto la supervisione del tutor Cristian Secchi, docente dell'ateneo emiliano, ha visto anche il coinvolgimento di Datalogic, che ha sviluppato speciali telecamere per la sicurezza, e di Ima, uno tra i principali produttori italiani di soluzioni per il packaging.

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Pupa ha lavorato in particolare allo sviluppo di un'architettura di controllo del sistema robotico «che si muove liberamente nel luogo di produzione insieme con gli addetti, realizzando con loro una collaborazione vera e propria, simile a quella tra uomo e uomo». In particolare si è impegnato nello sviluppo di tre diversi livelli di controllo, uno di sicurezza, per monitorare in ogni momento la posizione delle persone, uno cognitivo e uno di “esecuzione flessibile”.

L'importanza del controllo

Il Cognitive Layer, spiega Pupa, «interviene quando ci sono compiti che potrebbero essere svolti sia dal robot sia dall'uomo. In questo caso, se uno dei due agenti, per esempio l'addetto, ritarda nell'eseguire il suo compito, oppure invia una richiesta di aiuto al robot, questo può intervenire in suo supporto, proprio come avverrebbe in una collaborazione tra persone».

Andrea Pupa

Nell'assegnazione dei vari obiettivi, il sistema agisce come avviene normalmente in qualsiasi azienda, e cioè tenendo conto del costo dell'operazione da svolgere e dell'esperienza delle figure coinvolte.

«Normalmente - osserva Pupa - le prestazioni di un addetto con molta esperienza sono considerate a più alto valore aggiunto, per cui si tende a destinarle a compiti più complessi. Questo avviene anche nel nostro sistema, in cui l'apporto del robot è considerato a minor valore aggiunto e quindi indirizzato a task più semplici».

Il livello di “esecuzione flessibile”, invece, «si occupa di pianificare le traiettorie del robot mobile - spiega Pupa -. Il movimento della macchina è quindi sempre “collision free”, cioè progettato per schivare sempre le persone. Ma per garantire la sicurezza secondo le normative, limita anche la velocità di movimento del robot, che quando si dirige verso l'operatore deve sempre spostarsi lentamente, anche per prevenire movimenti inattesi delle persone. Grazie all'utilizzo delle telecamere intelligenti siamo poi in grado di individuare i movimenti relativi tra robot e persona, in modo tale che se la macchina si sta allontanando non c'è bisogno di rallentarne il movimento, con un vantaggio quindi nei tempi di esecuzione».

Università connessa all’impresa

Quali sono le prospettive di utilizzo reale di una soluzione di questo tipo? «Il livello di sviluppo che abbiamo raggiunto - sostiene Pupa - è molto avanzato, perché abbiamo testato la soluzione in diversi casi d'uso. L'architettura di controllo che abbiamo sviluppato è modulare e scalabile e, una volta che si entra in possesso del modello del robot, è facilmente applicabile a qualsiasi situazione».

Insomma, la ricerca condotta non è soltanto teorica ma potrebbe già avere un suo impiego concreto in situazioni operative.

Quanto all'importanza di attività congiunte tra università e aziende, Pupa ha le idee chiare. «Agli inizi del prossimo anno condurrò la “difesa” del mio dottorato e il mio desiderio è continuare l'attività in accademia. Ma anche se vorrei continuare a lavorare in università, le collaborazioni con le imprese sono fondamentali per chi fa ricerca. A me hanno permesso di imparare davvero tanto della mentalità e dell'organizzazione del lavoro nelle imprese, anche sulle piccole cose».

Un solo esempio: «In laboratorio, se è necessario intervenire sul robot, lo posso fare io direttamente, ma in un'azienda ognuno ha le proprie competenze e anche i gradi di sicurezza da rispettare sono completamente diversi. Insomma, in un impresa si impara ad avere una mentalità che, a mio giudizio, è molto stimolante, che permette di crescere molto e che, soprattutto, non si impara sui libri».

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