La robotica collaborativa è già 5.0

La robotica collaborativa è un trend in crescita da dieci anni, e AutomationWare non è rimasta indietro: infatti, dopo la sua serie di giunti robotici J-Actuators, l’azienda sta lanciando il cobot AW-Tube. Per la sua realizzazione è stato utilizzato il sistema operativo robotico ROS, che permetterà di offrire una soluzione modulare customizzabile in termini di spazio di lavoro e di payload.

A partire dal 2010, la richiesta di robot industriali ha avuto una consistente accelerazione, che è andata sempre più crescendo negli anni, e molte PMI contribuiscono a questa escalation con un aumento consistente di installazioni robotiche. AutomationWare non è rimasta a guardare e ha accettato la sfida realizzando il robot collaborativo AW-Tube, che sarà presente sul mercato per fine 2020. L’AW-Tube consentirà di unire le capacità dell’uomo e del robot, assistendo e agevolando l’operatore nelle mansioni all’interno dello stesso spazio di lavoro. Il risultato della collaborazione è un aumento della qualità, della produttività e della flessibilità del processo; conseguentemente rendendo più remunerativo per l’azienda.
I robot collaborativi sono considerati uno degli elementi fondamentali dell’Industria 4.0 e della futura 5.0, insieme all’intelligenza artificiale e ai sistemi Cloud. I cobot per poter lavorare fianco a fianco con le persone devono soddisfare elevati requisiti di sicurezza, essere in grado di percepire delle forze esterne e di fermarsi tempestivamente nel caso di urto o contatto. Un requisito fondamentale per le applicazioni collaborative è infatti quello di non generare lesioni alle persone nello spazio di lavoro collaborativo in caso di urto accidentale.

Un vantaggio di ROS è l’indipendenza tra lo specifico modello di robot e l’utilizzo degli strumenti e algoritmi a disposizione. robotica collaborativa La robotica collaborativa è già 5.0 2 5
Un vantaggio di ROS è l’indipendenza tra lo specifico modello di robot e l’utilizzo degli strumenti e algoritmi a disposizione.

Giunti robotici per una robotica customizzabile

Negli ultimi anni Automationware, sfruttando le competenze meccatroniche acquisite, è entrata nel mercato della robotica industriale con manipolatori SCARA per attività di Pick & Place. Per espandere l’offerta robotica, attualmente il reparto R&D è focalizzato sulla progettazione e realizzazione del robot collaborativo AW-Tube, da lanciare sul mercato verso la fine del 2020. Il cuore del progetto sono i J-Actuators, giunti robotici controllabili via ROS, caratterizzati da una struttura leggera con rivestimento esterno in materiali appositi come alluminio e plastica, forme arrotondate per diffondere su una superficie maggiore la forza di contatto e ridurre così la pressione applicata. I giunti sono dotati di una complessa interconnessione fra elettronica, software e sensori per la gestione della sicurezza. I J-Actuators rappresentano un punto di partenza per la costruzione di nuove soluzioni di robotica collaborativa altamente customizzabili in termini di carichi e area di lavoro. ROS-Tube sarà costituito da sei giunti J-Actuators, interamente progettati e realizzati da AutomationWare, utilizzando anche della componentistica commerciale. Nell’ottica di una famiglia di cobot modulari, sono disponibili in cinque diverse taglie (14-17-20-25-32) che si differenziano tra loro per le prestazioni offerte e quindi anche per peso e ingombri e sono utilizzabili in una grande varietà di applicazioni, in particolare su sistemi o macchine rotative, laddove vengono richieste prestazioni di coppia su spazi molto contenuti e/o controllo diagnostico estremamente sofisticato.

L’ultimo nato, il J-32, è un giunto molto performante: basato su un motore torque a elevate prestazioni, sviluppa una coppia massima di 353 Nm e nominale di 220 Nm grazie a un riduttore HD ad alte prestazioni. J-14, uno dei giunti più piccoli al mondo, consente la rotazione ad alta velocità pur mantenendo la coppia massima di 28 Nm. Nelle applicazioni di robotica collaborativa, uno degli aspetti prioritari è rappresentato dai valori di coppia ottenibili in uscita dal giunto per poter movimentare elevati carichi. Le richieste di elevata coppia e di velocità estremamente ridotta in uscita dal giunto rendono ideale l’uso di riduttori armonici. I J-Acturator integrano al loro interno un motore sincrono a magneti permanenti ad albero cavo, un harmonic drive, un encoder assoluto multigiro di tipo magnetico montato sull’albero veloce del sistema e un freno di stazionamento come richiesto dalle normative di sicurezza per le fasi di “emergency stop” e di “protective stop”. Nel giunto è presente, inoltre, un’elettronica di controllo raffinata in grado di comunicare attraverso il bus EtherCAT con il motion controller del robot basato sul sistema operativo robotico ROS; integra sensori e accelerometri per la gestione della sicurezza delle operazioni collaborative del manipolatore. Sui giunti sono stati fatti test vibrazionali, test di reperibilità di movimenti e test di carico. Per i test vibrazionali è stato utilizzato il sistema di diagnostica AwareVu brevettato da AutomationWare per offrire il controllo in tempo reale del giunto. Utilizzando un algoritmo di FFT (Fast Fourier Transform), il dispositivo, che di fatto è un accelerometro, analizza le vibrazioni in tre assi ortogonali e ne riporta i risultati nel software proprietario “AwareVu App”: vengono visualizzati sia l’acquisizione nel dominio del tempo sia la corrispondente FFT.

I vantaggi del sistema operativo ROS

Per la realizzazione del cobot, in particolare l’implementazione del progetto meccanico al suo interno, gli aspetti di cinematica e di pianificazione del moto del robot, è stato utilizzato il sistema operativo robotico ROS. Il Robot Operating System è un framework open-source molto flessibile, fornisce librerie e tool per creare software per applicazioni robotiche ROS, con linguaggi di programmazione supportati C++, Phyton e Java. I pregi di questo sistema operativo robotico sono principalmente due: l’architettura del software e la generalità nei confronti dello specifico modello del robot.
Altro grande vantaggio di ROS per lo sviluppatore è dato dall’indipendenza tra lo specifico modello di robot e l’utilizzo degli strumenti e algoritmi a sua disposizione. Il modello del robot viene descritto in formato URDF (Unified Robot Description Format) contenente sia le specifiche in termini geometrici e grafici sia cinematici e dinamici e viene utilizzato all’interno del framework per lo studio della cinematica diretta e inversa, per la visualizzazione, la simulazione e la gestione del robot fisico. Un altro elemento molto importante è dato dalle librerie ROS-Control che permettono di interfacciare la parte software con l’hardware fisico del robot. Implementano il Real-Time e permettono il pieno controllo del robot sfruttando interamente le potenzialità offerte da tutto il framework di ROS. La piattaforma MoveIt incorpora algoritmi di motion planning, cinematica, controllo, rilevamento 3D e manipolazione e permette di costruire il framework necessario alla realizzazione e gestione dei movimenti del robot. ROS-Tube di AutomationWare sarà in grado di offrire ai propri clienti un cobot modulare customizzabile in termini di spazio di lavoro e di payload, con conseguente ottimizzazione energetica e relativo risparmio economico.

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