I robot industriali sono ovunque intorno a noi; producono i beni che consumiamo e i veicoli che guidiamo. Per molti, queste tecnologie sono spesso considerate semplicistiche. Dopotutto, sebbene siano in grado di produrre prodotti in modo rapido e di alta qualità, operano entro un intervallo di movimento limitato. Quindi, quanto è realmente necessario per programmare un robot industriale?

La verità è che, sebbene la robotica industriale vari certamente nei suoi livelli di complessità, anche l'applicazione più semplice di un robot industriale è ben lontana dalla funzionalità plug and play. In altre parole, un braccio robotico che richiede movimenti limitati all'interno degli assi X, Y e Z per svolgere il suo compito giorno dopo giorno richiede più di poche righe di codice. Con il progressivo sviluppo della robotica industriale e l'evoluzione delle fabbriche tradizionali in fabbriche intelligenti, la quantità di lavoro e competenze impiegate per addestrare questi produttori artificiali aumenterà proporzionalmente. Diamo un'occhiata ad alcuni dei modi in cui viene programmato il robot moderno.

Ciondolo didattico

Il termine "robot" può evocare molte immagini diverse. Mentre il grande pubblico potrebbe paragonare un robot a qualcosa visto in un film o in televisione, nella maggior parte dei settori un robot consiste in un braccio robotico programmato per completare un compito di varia complessità con un livello di qualità accettabile.

A volte, è possibile individuare efficienze durante la produzione e apportare piccole variazioni ai movimenti del robot. Interrompere la produzione per riprogrammare l'attrezzatura sarebbe un'impresa costosa e poco pratica; l'opinione comune suggerisce che ogni variazione di questi movimenti debba essere meticolosamente programmata in un computer, riga per riga; ma questo non potrebbe essere più lontano dalla verità.

Una teach box, o più comunemente chiamata teach pendant o teach gun, è un dispositivo portatile industriale robusto che consente all'operatore di controllare il robot in tempo reale, di immettere comandi logici e di registrare le informazioni nel computer del robot.

I robot industriali tendono a operare a velocità che mettono alla prova l'occhio umano, ma un operatore che utilizza un teaching pendant può rallentare l'apparecchiatura in modo da poter tracciare i movimenti del robot in base al cambio di procedura. Questo processo può sembrare semplice a chiunque abbia mai utilizzato un controller per videogiochi, ma è molto più complesso della semplice capacità di immettere input. L'operatore, ad esempio, deve essere in grado di visualizzare il percorso più efficiente che il robot seguirà, in modo che i movimenti siano strettamente limitati a quelli necessari. Movimenti non necessari o aumenti di tempo, per quanto apparentemente minimi, possono avere un effetto a catena sulle capacità produttive di una linea di produzione. Estrapolato nel tempo, un percorso inefficiente tracciato in un robot potrebbe comportare significative perdite finanziarie per il produttore.

Naturalmente, è necessario considerare anche la velocità di ogni movimento, in modo che il robot possa eseguire movimenti articolari il più spesso possibile. Questi movimenti sono più efficienti dal punto di vista del movimento, a patto che un programmatore abbia l'esperienza necessaria per implementarli. In effetti, questo tipo di programmazione può sembrare semplice a chi osserva il processo, ma in realtà può richiedere anni per essere padroneggiato. I teach pendant esistono da anni e continuano a essere un punto fermo nel mondo della programmazione robotica.

Simulazioni offline

Uno dei maggiori rischi nella programmazione di un robot industriale in fabbrica è il conseguente fermo macchina. Un programmatore deve interagire con la macchina, apportare modifiche al codice e testare il movimento dell'attrezzatura nel contesto della produzione prima che le operazioni possano riprendere. Fortunatamente, il software di simulazione offline può essere utilizzato per approssimare qualsiasi modifica al codice che l'operatore intenda incorporare, i bug possono essere corretti prima che l'aggiornamento del programma venga reso disponibile, il tutto senza interrompere le operazioni. L'esecuzione di simulazioni offline non comporta alcun inconveniente finanziario e non comporta alcun pericolo per l'operatore, poiché le simulazioni possono essere eseguite su un PC situato lontano dalla fabbrica.

Esistono molti tipi diversi di programmi che offrono funzionalità di simulazione offline, ma il principio è lo stesso: creare un ambiente virtuale rappresentativo del processo di produzione e programmare i movimenti utilizzando un sofisticato modello 3D.

È importante notare che nessun programma è nettamente migliore degli altri, ma uno può essere preferibile a seconda della complessità dell'applicazione. L'aspetto interessante di questo tipo di programmazione è che consente al programmatore non solo di programmare i movimenti robotici, ma anche di implementare e visualizzare i risultati delle funzionalità di rilevamento di collisioni e quasi incidenti, e di registrare i tempi di ciclo.

Poiché il programma viene creato indipendentemente dal dispositivo su un computer esterno (e non manualmente, come nel caso dell'apprendimento tramite teach pendant), consente ai produttori di trarre vantaggio dalla produzione in piccole tirature, potendo automatizzare rapidamente un processo senza ostacolare le normali operazioni.

Sebbene insegnare la programmazione dei pendenti offra un approccio molto articolato alle regolazioni robotiche in fabbrica, è probabilmente più vantaggioso poter eseguire aggiornamenti di programmazione in un ambiente di prova prima di aggiornare il codice nell'apparecchiatura fisica.

Programmazione tramite dimostrazione

Questo metodo è in gran parte simile al processo del teach pendant. Ad esempio, come con il teach pendant, l'operatore ha la possibilità di "mostrare" al robot, con un elevato grado di precisione, una serie di nuovi movimenti e di memorizzare tali informazioni nel computer del robot. Ci sono tuttavia alcuni vantaggi che creano alcuni punti di differenziazione tra i due. Ad esempio, il teach pendant è un sofisticato dispositivo portatile che contiene molti controlli e funzionalità diversi. La programmazione tramite dimostrazione richiede generalmente all'operatore di manovrare il braccio robotico con un joystick (anziché con una tastiera). Questo rende il processo di programmazione molto più semplice e veloce, due cose che si traducono in tempi di inattività ridotti.

Questo tipo di programmazione robotica richiede inoltre meno tempo all'operatore per diventare esperto, poiché il compito stesso è programmato in modo molto simile a come lo svolgerebbe un operatore umano.

Il futuro della programmazione robotica

Tutti questi metodi di programmazione hanno il loro posto nel mondo della robotica industriale, ma nessuno di essi è perfetto. A modo loro, lo sviluppo e l'implementazione di ciascuno di essi possono ostacolare la produzione e aumentare i costi per il produttore. Sarà necessario del tempo per insegnare al robot come eseguire il compito. In molti casi, l'abilità dell'operatore o del tecnico può variare notevolmente da un'applicazione all'altra.

Immaginate, però, se un robot industriale avesse bisogno solo di "vedere" il completamento di un compito per eseguirlo in modo impeccabile più e più volte. I costi e i tempi associati alla programmazione della robotica industriale diminuirebbero enormemente.

Se sembra troppo bello per essere vero, potresti dare un'occhiata più da vicino al settore della robotica; questo tipo di addestramento robotico è già al centro dell'attenzione dei progettisti di robotica industriale. La teoria alla base di questa tecnologia è solida: un operatore mostra al robot come eseguire un determinato compito e il robot analizza tali informazioni per determinare la sequenza di movimenti più efficiente da completare per replicare il compito. Man mano che il robot impara il compito, ha l'opportunità di scoprire nuovi modi per migliorarne l'esecuzione.

Programmazione di robot più complessi

Con la transizione sempre più frequente delle fabbriche verso fabbriche intelligenti e l'installazione di un numero sempre maggiore di apparecchiature autonome, i compiti assegnati ai robot diventeranno più complessi. Detto questo, i metodi attualmente utilizzati per programmare questi robot saranno costretti a evolversi. Sebbene le attività di programmazione attuali funzionino in modo ammirevole, non c'è dubbio che l'intelligenza artificiale svolgerà un ruolo importante nel modo in cui i robot apprendono.