Robot nella produzione di auto: come cambia il mondo dell’automotive

I robot sono letteralmente ovunque: li abbiamo in casa, negli ospedali o nelle fabbriche. Il loro mondo è immensamente vario, la loro storia interessante e le loro abilità sbalorditive. Skoda ci spiega i dettagli dei robot che hanno nelle proprie fabbriche. Robotica e intelligenza artificiale sono termini sempre più comuni, quindi non bisogna meravigliarsi che l’umanità non sia ancora arrivata a una definizione univoca di cosa sia effettivamente un robot. Provati a chiedere: che cos’è un robot? Jan Čejka, esperto di robotica che lavora nel team di pianificazione delle attrezzature all’interno del reparto saldatura di Skoda ci spiega: “La parola robot è un po’ come la parola dolce: sappiamo tutti cos’è, ma se ognuno desse la propria interpretazione, le definizioni sarebbero tutte diverse“.

L’utilità dell’automa e le potenzialità in ottica futura

Non è un’esagerazione descrivere queste macchine come supereroi. Possono lavorare senza sosta, non si stancano e hanno capacità sovrumane: possono movimentare agilmente carichi fino a mezza tonnellata e sono anche molto più precisi degli umani. Possono eseguire movimenti lineari in linea retta con una precisione e una certezza incomparabilmente maggiori rispetto al chirurgo più esperto. Ultimo ma non meno importante, i robot sono grandi matematici: in un istante possono ricalcolare tutti i tipi di coordinate spaziali, spostare i sistemi di coordinate, regolare la traiettoria del braccio e afferrare con precisione l’oggetto richiesto.

I robot moderni combinano tutte le moderne discipline scientifiche e tecniche: matematica, fisica, programmazione, ingegneria e design, sensori, ingegneria dei materiali o ingegneria elettrica. Nella robotica troverai praticamente tutto ciò che può essere studiato oggi ad ingegneria. Più di 4.000 automi lavorano in Skoda. Saldatura, movimentazione e incollaggio sono i processi più automatizzati, che rappresentano circa l’85% delle attività dei robot.

“La robotica è più complessa nei punti in cui viene aggiunto un nuovo pezzo alla linea e nell’area di finitura. È quindi qui che stiamo cercando di applicare i robot collaborativi. Lavoriamo sempre più spesso anche con i cosiddetti sistemi di visione, che stanno gradualmente automatizzando l’input: il robot può selezionare la parte giusta dal pallet e afferrarla da solo“, afferma Čejka .

Ne consegue che la robotizzazione ha più senso per le attività di routine e, soprattutto, fisicamente impegnative. L’obiettivo, ovviamente, non è togliere il lavoro, ma renderlo più facile. Gli esseri umani sono insostituibili per gran parte del lavoro: prendono decisioni rapide, hanno capacità motorie fini e precise e possono pensare. E comunque, qualcuno deve prendersi cura di questi automi intelligenti, tenerli in funzione, ripararli e programmarli.

Quanti tipi di robot ha Skoda per costruire le proprie auto?

La prima tipologia di robot sono i cosiddetti stazionari. Sono utilizzati principalmente nell’industria. Le loro braccia operano solo in un certo spazio predefinito. Ed è in base al tipo di spazio che vengono classificati: i vincoli sono determinati dal design del robot, dalla disposizione degli assi, dalla lunghezza e dal numero di bracci. Quelli cartesiani si muovono su assi perpendicolari e il loro spazio di lavoro è un cubo o un blocco, mentre quelli cilindrici coprono un cilindro immaginario o una sfera.

Quelli industriali più comuni sono quelli angolari o articolati. I robot industriali a sei assi sono costituiti da due parti meccaniche denominate manipolatore e polso: consentono al robot non solo di allungarsi, ma anche di ruotare fino al punto desiderato utilizzando il “polso”. I Kuka sono i più numerosi nelle officine di saldatura, con oltre 2500 esemplari. Sono seguiti dai robot del produttore giapponese Fanuc e recentemente sono stati implementati 60 automi del marchio svedese ABB. Gli automi vengono scelti dal Gruppo Volkswagen e devono supportare le tecnologie del gruppo tedesco, dalla manipolazione alla resistenza o allo stampaggio laser. Nessun robot è monouso: ognuno è programmato per gestire tutte le attività.

Un’applicazione tipica per il robot industriale angolare a sei assi di Skoda è la saldatura a resistenza della carrozzeria. Ci sono migliaia di punti di saldatura sulla carrozzeria. Ogni punto di saldatura viene eseguito dal robot con precisione ripetibile al decimo di millimetro. Inoltre, i robot sono dotati di una funzione di bilanciamento che consente loro di regolare la posizione delle pinze di saldatura rispetto alla lamiera e compensare così eventuali imprecisioni. Poi troviamo i robot di servizio. Sono assistenti non industriali che non sono destinati alla produzione ma ad aiutare una persona in determinate attività. In altre parole, forniscono servizi a persone e attrezzature, come i robot aspirapolvere.

Un’altra tipologia sono i robot con ruote. Questi non sono fissi e il loro compito è di muoversi liberamente su ruote o binari. Differiscono principalmente per il numero di ruote utilizzate e la loro disposizione: l’obiettivo è che il robot sia in grado di superare vari ostacoli nel suo ambiente. Anche il design delle ruote stesse è importante, ad esempio le dimensioni e il rivestimento. Poiché i robot si muovono, devono avere un sistema di navigazione. Essi possono eseguire tutti i tipi di attività, come la raccolta di campioni su Marte. Ma sono comunemente usati nell’industria, ad esempio sotto forma di AGV (Automated Guided Vehicles), dunque robot a guida autonoma.

Gli AGV sono il più grande assistente robotico nella logistica Skoda. Aiutano a trasportare i pezzi dal magazzino alla linea di produzione. I carrelli elevatori autonomi possono caricare un pallet di pezzi direttamente sulla linea. I carrelli elevatori comunicano in modalità wireless con il controllo della linea, poiché devono ricevere un messaggio che li informa che possono caricare il pallet in sicurezza.

Tra i robot di Skoda troviamo anche i robot ambulanti: usano gambe e piedi per muoversi. Spesso imitano lo stile di camminata dell’essere umano o animali e talvolta sono chiamati robot saltellanti. Questi tipi di movimento consentono loro di affrontare meglio i terreni difficili. La sfida più grande per il progettista è l’apparato matematico robusto e veloce del sistema di controllo che può mantenere il robot in equilibrio e sincronizzare tutti i suoi arti in modo che il robot non cada o inciampi.

Ad esempio, il robot Atlas di Boston Dynamics, che può fare parkour e salti mortali, rientra in questa categoria. I robot ambulanti non sono molto utilizzati nel settore, ma Skoda ne è dotata. Nell’ambito del progetto della fabbrica digitale, sono in fase di sperimentazione diverse piattaforme mobili in grado di scansionare le apparecchiature di produzione per sincronizzare un modello digitale con la realtà. A tale scopo, in collaborazione con l’Università tecnica ceca di Praga, è stata testata, ad esempio, la possibilità di schierare un cane o un ragno robotico.

Per ultimi ma non meno importanti troviamo i robot specializzati. Quest’ultima categoria non è propriamente definita: infatti, Skoda li chiama specializzati. Si tratta di automi progettati per alcune abilità specifiche. Alcuni possono nuotare, volare o lavorare insieme ad altri suoi simili, altri sono piccoli come atomi. Questi nanorobot potrebbero un giorno essere in grado di aiutare a eliminare le cellule tumorali nei corpi umani, per esempio. Alcuni di essi possono aiutarci a pulire casa in un futuro non troppo lontano.

Un’altra applicazione interessante è l’esoscheletro, una struttura funzionale che può essere indossata dalle persone per aumentare la propria forza, migliorare l’ergonomia del lavoro o addirittura sostituire gli arti mancanti. “Possiamo dire che i nostri robot lavorano in sciame nell’officina di saldatura. Essi comunicano tra loro e si danno gentilmente la precedenza se sono in pericolo di collisione. Skoda ha testato droni autonomi nella logistica. Nell’assemblaggio sono comuni anche macchine e manipolatori per migliorare l’ergonomia del lavoro. Anche i robot collaborativi che condividono uno spazio di lavoro con un essere umano e non sono separati da alcuna barriera meccanica potrebbero rientrare in questa categoria. Robot come questo ci aiutano a eseguire l’incollaggio o a misurare le dimensioni dei componenti”, conclude Čejka.