Gli esseri umani possono contare su cinque sensi innati che consentono loro di interagire con l’ambiente che li circonda. I robot industriali, invece, possono fare affidamento in genere su di un solo senso: la vista.
“Per la maggior parte delle applicazioni robotiche standard i sistemi di visione sono più che sufficienti, ma per le attività di precisione, come l’assemblaggio di piccole parti o la micro-lucidatura di precisione, i robot devono essere dotati anche del senso del tatto”, afferma Martin Wermelinger, responsabile della robotica di Bota Systems. “Il senso del ‘tatto’ fornisce ai robot il feedback aptico necessario per eseguire lavori complessi e delicati”.
Bota Systems sviluppa e produce una nuova generazione di sensori di forza/coppia multiasse che facilitano l’interazione naturale e libera tra robot e persone. Fondata nel 2020 come spin-off del Robotic Systems Lab dell’ETH, Bota Systems ha sede a Zurigo, in Svizzera, e dispone di un team di ingegneri specializzati in robotica, meccanica ed elettronica.
L’esigenza di predisporre i robot con un senso del tatto preciso è sottolineata da Mecademic, costruttore di robot che offre alcuni dei robot industriali più piccoli, compatti e precisi del mondo. I robot di micro-automazione plug-and-play di Mecademic sono pensati per applicazioni di precisione in settori quali la produzione di componenti, l’ottica e la fotonica, l’elettronica e la realizzazione di dispositivi medici.
Per conferire ai suoi robot il senso del tatto necessario ad eseguire task complessi, Mecademic si è affidata ai sensori di forza/coppia di Bota Systems.
Ultra-compatti, leggeri e precisi, i sensori di forza/coppia di Bota Systems sono il complemento ideale ai robot di microautomazione di Mecademic
Applicazioni robotiche di precisione
Gabriel Boucher, Application Specialist di Mecademic, spiega: “Le applicazioni che richiedono il rilevamento della forza e della coppia stanno diventando sempre più comuni in molti settori. La tendenza è iniziata con i robot collaborativi. Ma anche coloro che usano robot industriali vogliono utilizzare sensori di forza/coppia ad alta precisione perché le loro applicazioni stanno diventando sempre più sofisticate. I nostri robot sono estremamente versatili e si prestano ad eseguire con successo praticamente qualsiasi tipo di lavorazione”.
I sensori di Bota Systems sono utilizzati in applicazioni di precisione come la lucidatura e la finitura, ad esempio la diamantatura per gioielli. Più in generale, questi sensori trovano impiego in tutti i casi in cui l’ambiente con cui devono interagire i robot è soggetto a cambiamenti continui, e in cui è necessario trovare gli oggetti o evitare il contatto con essi.
I robot Mecademic sono equipaggiati con i sensori di forza/coppia a sei assi MiniOne, MiniOne Pro e Medusa di Bota Systems; grazie alle loro dimensioni estremamente compatte questi sensori costituiscono la soluzione ideale per assicurare precisione, velocità e flessibilità ai sistemi robotici di Mecademic. Viene spesso sfruttato anche il protocollo di comunicazione EtherCAT dei sensori, che ne facilita ulteriormente l’integrazione nei vari sistemi di produzione.
“Altri settori in cui i sensori di forza/coppia stanno trovando una loro nicchia sono l’orologeria, l’ottica e le applicazioni di assemblaggio dell’elettronica, dove i robot devono prelevare e posizionare parti minuscole, leggere e fragili”, aggiunge Wermelinger.
I sensori di Bota Systems vengono forniti con un kit comprensivo di adattatori per il montaggio e dispongono di un’interfaccia CANopen su EtherCAT e seriale per USB e RS422.
Sensori per robot facili da integrare e da usare
Boucher ha avuto esperienza anche con i sensori di forza/coppia di altri produttori. “Il problema è che questi necessitano di centraline di controllo esterne. I sensori di Bota Systems, invece, sono super compatti, con l’elettronica integrata direttamente nel sensore e tutto ciò che serve per collegarlo tramite un singolo cavo al controllore”.
È molto frequente trovare costruttori di robot che forniscono i sensori di forza/coppia già integrati nei loro robot. Se da un lato ciò può sembrare una scelta ovvia, dall’altro inevitabilmente compromette la precisione. Come spiega Boucher, “di norma, un sensore integrato non fornirà lo stesso livello di precisione di un sensore esterno calibrato. Il miglioramento dell’accuratezza è un fattore decisivo quando si pesa qualcosa o si misura una forza. Bota Systems offre anche certificati di calibrazione per le applicazioni che lo richiedono”.
I sensori di Bota Systems possono essere montati in qualsiasi punto e non soltanto sulle flange. “I sensori di Bota Systems sono facili da integrare e da usare, con un notevole risparmio di tempo sia per gli integratori di sistemi robotici che per gli utenti meno esperti”, afferma Boucher. Gli utilizzatori meno esperti che desiderano semplicemente acquistare un robot completo con un sensore di forza/coppia trarranno vantaggio da questa inedita semplicità d’uso, ulteriormente rafforzata dalla reattività dell’assistenza post-vendita e dalla completezza degli esempi di applicazioni.
Il futuro dei sensori per robot: il controllo remoto
Per quanto riguarda gli sviluppi futuri, Mecademic sta assistendo a una forte tendenza alla diffusione di sistemi robotici collaborativi con controllo da remoto. Ciò significa essenzialmente che, invece di automatizzare l’intero processo produttivo, vengono automatizzate alcune parti, e al contempo un operatore è deputato a interagire col robot per altri task, che sono in genere alcune fasi finali della produzione troppo complesse o delicate che non possono essere automatizzate. “Per controllare efficacemente il robot, ad esempio con un joystick, l’operatore ha bisogno di un feedback aptico ultra-preciso sulla forza applicata dal robot”, spiega Boucher. “Per questo è necessario un sensore di forza/coppia”.
“Alcuni clienti hanno acquistato i nostri robot completi di sensori di forza/coppia proprio per questo tipo di applicazioni con cobot”, afferma Boucher. Il feedback di forza fornisce un controllo di livello superiore agli operatori, che riescono ad effettuare con successo i compiti di assemblaggio di precisione proprio perché ricevono un eccellente feedback tattile dal sensore”.
“Oggi molte attività vengono svolte a mano, ad esempio la lavorazione delle fibre ottiche, che è estremamente difficile da automatizzare”, spiega Boucher. “Il vantaggio delle applicazioni collaborative di precisione risiede nel fatto che il robot preleva e posiziona un oggetto, mentre l’operatore umano completa l’operazione manualmente”.
Boucher conclude: “Abbiamo usato le telecamere per dare ai robot il senso della vista e ora con i sensori di forza/coppia stiamo fornendo loro un vero senso del tatto, portandoli a poter fare cose che fino a ieri erano considerate impossibili”.