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La robotica nel contesto di Industria 4.0Paolo Rocco
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Dipartimento di Elettronica, Informazione e [email protected]
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
La robotica tecnologia abilitante dell’industria 4.0
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
La crescita dell’Automazione in Italia (Ottobre 2017)
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Il (tipico) robot industriale
Meccanica Intelligenza
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Source: Comau Robotics
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
La robotica industriale oggi (o ieri?)
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017Source: OECD
Qual è lo stato di salute della robotica industriale?
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Pubblicato da poco!
Un’ottima fonte di informazione
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
1.7 milioni di robot venduti da qui al 2020
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
L’industria automobilistica fa maggiore uso di robot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Forte e stabile richiesta di robot dall’industria automobilistica
Incremento nei volumi dall’industria elettronica
L’industria generica è sempre più propensa all’uso di robot
Le piccole e medie imprese useranno sempre più robot industriali
Source: KUKA
Qualche trend della robotica industriale
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
L’Asia è il driver principale della crescita
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Nel 2016 5 mercati coprono il 74% delle furniture totali
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Nel 2020 ci saranno 3 milioni di robot industriali all’opera
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Worldwide operational stock of industrial robots: 1.5 million of units
Valore del mercato globale della robotica industriale: 13.1 miliardi US$
Valore del mercato globale dei sistemi robotici: 40 miliardi US$
Mercato globale della robotica industriale
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sta cambiando qualcosa nella robotica?
Source: ABB Robotics
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Se vincoliamo completamente la nostra mano, il braccio ha ancora un movimento
Il nostro braccio ha sette giunti!
Diamo un’occhiata al nostro braccio…
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
I robot a 7 assi (ridondanti) oggi sono disponibili
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
E sono disponibili anche robot a doppio braccio
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: Fanuc Robotics
Robotica collaborativa
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Uomini e robot che collaborano allo stesso compito
Non sono necessarie barriere di protezione
Costi ridotti, ridotto ingombro
Source: KUKA
Robotica collaborativa (1/4)
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Manipolatori ridondanti, a doppio braccio, caratterizzati da bassa inerzia e basso carico (rischio ridotto in caso di impatto)
Comunque dotati di buona precisione Buon potenziale per l’assemblaggio di
piccole parti
Source: ABB
Robotica collaborativa (2/4)
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Nuove interfacce di programmazione Diminuzione del tempo di installazione Notevole potenziale per le PMI
Source: Universal Robots
Robotica collaborativa (3/4)
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Disponibili anche robot di grandi dimensioni in versione collaborativa
Dotati di «pelli» sensibili Alti carichi trasportabili
Robotica collaborativa (4/4)
Source: Fanuc Robotics
Source: Comau Robotics
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: A.M. Zanchettin
Robotica collaborativa, produttività e flessibilità
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: ABB Corporate Research
Assemblaggi collaborativi
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
I robot sono componenti chiave nell’industria 4.0
Strumento di elezione per l’automazione flessibile
Nella versione collaborativa sono gli strumenti ideali per l’agile manufacturing
Source: Bosch
Robotica e industria 4.0
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Robot e agile manufacturing Programmazione intuitiva, nessuna formazione
specialistica richiesta Facilità di riconfigurazione dell’impianto Capacità di riconoscere il contesto, possibilità di
rispondere dinamicamente alle variazioni di condizioni operative
L’uomo partecipa ai processi di produzione, nelle fasi a più alto valore aggiunto
Adeguatezza e accettabilità ergonomica dell’ambiente di lavoro
Robotica e industria 4.0
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Robot che lavorano allo stesso compito si connettono tra tutte le installazioni globali in modo che le prestazioni possano essere confrontate e migliorate
Produzione auto-ottimizzata Robot che si auto-programmano
I robot scaricano autonomamente ciò che serve per avviarsi dal cloud e quindi cominciano a ottimizzare tramite auto-apprendimento
Source: IFR
Robotica e industria 4.0
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Dai robot ai cobot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Dai robot ai cobot
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Dai robot ai cobot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Dai robot ai cobot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Dai robot ai cobot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: All Safety Matters
Sicurezza
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Questo robot è sicuro Ma non è collaborativo Come si può garantire la
sicurezza e consentire la collaborazione?
Sicurezza
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: A.M. Zanchettin
Norme di sicurezza per la robotica
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Operazione collaborativa ISO 10218-1:2011, sezione 3.4 Stato nel quale robot appositamente
progettati lavorano in cooperazione diretta con l’uomo in uno spazio definito
Spazio di lavoro collaborativo ISO 10218-1:2011, sezione 3.5 Spazio di lavoro all’interno dell’area
sorvegliata dove uomo e robot possono compiere dei task simultaneamente durante la produzione
Source: ABB Corporate Research
Norme di sicurezza: alcune definizioni
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Source: ABB Corporate Research
Operazioni collaborative consentite
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Operazioni collaborative consentite
Safety rated monitored stop
Hand guidingSpeed and separation
monitoring
Power and force limiting by inherent design or control
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Il robot è semplicemente un componente di un Sistema finale di robotica collaborative e di per sé non è sufficiente per una operazione collaborativa sicura.
Le applicazioni di robotica collaborativa sono dinamiche e devono essere precedute da una valutazione del rischio realizzata durante il progetto dell’applicazione.
Robot come elementi in una stazione collaborativa
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Il laboratorio MERLIN
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Generazione di un moto del robot bio ispirato
Test di accettabilità su volontari Chiara correlazione tra naturalezza
del moto del robot e minore stress indotto nell’uomo
Ergonomia nella collaborazione uomo-robot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
L’uomo viene inquadrato da telecamere 3D
Il robot porge all’uomo l’oggetto nella posizione ergonomicamente più favorevole
Buona accettazione da parte dei volontari
Ergonomia nella collaborazione uomo-robot
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Predizione dei movimenti dell’operatore
Applicazione: ispezione, cambio formato Predizione delle zone occupatedall’operatore
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Predizione dell’intenzione dell’operatore
p = 0.90
p = 0.10
Predizione dell’intenzionedell’operatore (labelling)
Applicazione: assemblaggio collaborativo
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Predizione dell’intenzione dell’operatore
Applicazione: assemblaggio collaborativo Predizione di patterndi attività
assemble
pick
???
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Risultati conseguiti
Benefici: riduzione cycle time del 20%, flusso continuo dei materiali (no idle time),diminuzione del lead time (storage più contenuti).
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Nuova azienda spin off
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Smart Robots: dalla ricerca all’impresa
Sistema di percezione avanzatoSmart Robots combina le capacità percettive e direasoning in un singolo oggetto consentendo dimappare in tempo reale l’area di lavoro.
Human-Robot InteractionCondivisione efficiente dell’area di lavoro. SmartRobots riconosce le persone e calcola in real-timetraiettorie alternative per evitare contatti emantenere l’efficienza del processo produttivo.
Ottimizzazione in tempo realeDecisione in tempo reale quale operazioneeffettuare in base a posizionamento e azioni dellapersona nell’area di lavoro.
Comandi GestualiOperatore può decidere in tempo reale cheoperazione (o sequenza di operazioni) assegnare alrobot comandandolo tramite gesti o decidere diarrestare il movimento.
Smart Robots ha sviluppato un dispositivo smart che permette una gestione ottimale degli spazi in cui operatori umani e robot lavorano fianco a fianco.
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Smart Robots: dalla ricerca all’impresa
Exhibitions participation
Funding Round Completed
Smart Robots selected for the MISE 5G Experimental Project
Jan-March 2017
Mar-Jun 2017
Sept - Dec 2017
Prototypes realization
Smart Robots Market Tests in production plants
2018 on market!
May 2017
Sept 2017
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Sommario
La robotica industriale oggi Arrivano i robot collaborativi Problematiche di sicurezza Ricerche di robotica collaborativa al Politecnico di Milano Le sfide del futuro
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Le sfide del futuro
Quali sono i temi su cui la ricerca sulla robotica collaborativa per la smart factory dovrà concentrarsi nel futuro?
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Sicurezza
La sicurezza è elemento imprescindibile nella collaborazione uomo-robot.
Servono: Nuovi sensori per rendere sicuri anche robot non nati
per la collaboratività Metodologie per la valutazione del rischio
nell’installazione di un’applicazione collaborativa
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Prestazioni
I robot collaborativi devono garantire livelli di prestazione paragonabili a quelli dei tradizionali robot industriali.
Servono: Metodologie di progettazione meccanica dei
robot che coniughino leggerezza con precisione
Metodologie di controllo che suppliscano alla ridotta rigidità meccanica del dispositivo
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Standardizzazione delle interfacce
Occorrono interfacce sempre più standardizzate.
Facilità d’uso Possibilità d’uso per utenti inesperti Possibilità di fare benchmarking tra varie
soluzioni di robotica collaborativa
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Adattamento all’uomo
Se il robot sarà nel futuro il vero compagno di lavoro dell’uomo, dovrà riconoscerne le intenzioni e adattarsi per quanto possibile ai suoi comportamenti.
Occorreranno: Algoritmi di interpretazione e predizione delle
azioni dell’uomo Tecniche di machine learning per l’elaborazione
dei dati
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Operazioni realmente collaborative
Oggi i robot collaborativi operano spesso per proprio conto, semplicemente condividendo lo spazio di lavoro con l’uomo. Occorre evolvere verso operazioni realmente collaborative.
Serviranno: Algoritmi di scheduling delle operazioni del robot
adattabili online alla disponibilità di risorse e al comportamento dell’uomo
Adattabilità del robot alle differenti capacità dei diversi operatori umani
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Socievolezza ed ergonomia
Oltre alla sicurezza fisica dell’operatore, vanno garantiti gli aspetti ergonomici della stazione di lavoro.
In particolare: Deve essere garantito il benessere fisico e quindi
il robot deve aiutare l’operatore, porgendo oggetti in posizioni ergonomicamente favorevoli
Il moto del robot non deve indurre stress psico-fisico sull’uomo
Convegno: Big Data e Robotica nella fabbrica digitale connessa – Milano, 30 Novembre 2017
Robotica collaborativa per l’industria del futuro
I robot collaborativi sono già disponibili sul mercato
Le applicazioni sono molteplici e rilevanti Il quadro normativo relativo alla sicurezza
è ormai ben definito Esistono ingenti finanziamenti pubblici alla
ricerca e innovazione sulla robotica
La rivoluzione della robotica collaborativa è già in corso