Disponibili in una vasta gamma di prestazioni e prezzi, i robot stanno diventando onnipresenti in tutti i tipi di attività di produzione industriale. Comprendere le capacità di ogni tipo di robot è fondamentale per fare la scelta migliore per la propria azienda.

Per mezzo secolo, l'immagine del grande robot articolato a sei assi che salda scocche di auto e camion è rimasta impressa nell'immaginario collettivo. I robot vengono utilizzati in settori diversi come la sanità, l'industria alimentare e delle bevande, la siderurgia e l'immagazzinamento, ovunque siano necessari compiti ripetitivi o impegnativi dal punto di vista ambientale o ergonomico che possano essere svolti in modo più rapido, affidabile e/o economicamente vantaggioso. Oggi, i robot stanno persino assemblando nuovi robot.

I robot sono dotati di uno o sette assi, ciascuno dei quali offre un grado di libertà. Un portale cartesiano a due assi in genere si muove sugli assi XY o YZ. Un robot a tre assi ha tre gradi di libertà e svolge le sue funzioni attraverso gli assi XYZ. Questi piccoli robot hanno una forma rigida e non possono inclinarsi o ruotare autonomamente, sebbene possano essere dotati di utensili che possono ruotare o adattarsi alla forma di un piccolo carico utile. I robot a quattro e cinque assi offrono una maggiore flessibilità di rotazione e inclinazione. Un robot articolato a sei assi ha sei gradi di libertà, ovvero la flessibilità di spostare oggetti in qualsiasi direzione o ruotarli in qualsiasi orientamento. Questi robot a sei assi vengono generalmente scelti quando un'applicazione richiede la manipolazione complessa di un oggetto di grandi dimensioni o pesante. I robot a sette assi sono in grado di supportare orientamenti aggiuntivi per manovrare gli utensili in spazi ristretti. Possono operare più vicino al pezzo in lavorazione rispetto ad altri robot articolati, con un potenziale risparmio di spazio.

Robot articolati
La popolarità dei robot articolati a sei e sette assi riflette la grande flessibilità consentita dai sei gradi di libertà. Sono facili da programmare, sono dotati di un proprio controller e le sequenze di movimento e l'attivazione degli I/O possono essere programmate tramite un pratico teach pendant. Possono raggiungere una portata notevole, superiore ai tre metri in alcuni modelli. Questa gamma di dimensioni rende i robot articolati adatti a un gran numero di settori e applicazioni che richiedono la produzione o la movimentazione di materiali o prodotti finiti.

Per via della sua progettazione, il robot articolato occupa uno spazio e un ingombro che non possono essere utilizzati per altri scopi. Presenta inoltre delle singolarità, ovvero posizioni e orientamenti nello spazio circostante a cui non può accedere. Queste limitazioni spaziali richiedono misure di sicurezza più complesse, poiché il robot verrà spesso utilizzato in zone in cui sono presenti operatori.

robot cartesiani
Un robot cartesiano, o lineare, è in genere un robot a basso costo costituito da un gruppo di attuatori lineari e/o attuatori rotanti all'estremità del braccio per applicazioni 3D. Questi robot sono molto adattabili e facili da installare e manutenere. Le corse e le dimensioni di ciascun asse possono essere personalizzate in base all'applicazione. La portata e il carico utile sono indipendenti l'uno dall'altro, non interconnessi. L'asse lineare è disponibile in diverse configurazioni che lo adattano ulteriormente alla funzione che svolge.

Il principale limite del robot cartesiano è la relativa rigidità. Può facilmente gestire movimenti lineari su tre assi e rotazioni attorno a un quarto asse. Tuttavia, è necessario aggiungere un controller di movimento per eseguire rotazioni attorno a più assi. I robot cartesiani sono raramente utilizzati in situazioni di lavaggio in quanto non offrono una protezione sufficiente contro l'ingresso di acqua. Inoltre, sono richiesti precisione e accuratezza nell'installazione: ogni asse deve essere allineato con cura e la planarità della superficie deve essere adeguata, soprattutto nei sistemi di grandi dimensioni.

Robot SCARA
I robot SCARA sono progettati per applicazioni leggere. Sono una versione semplificata dei robot articolati e la loro semplicità e le dimensioni ridotte li rendono facili da integrare nelle linee di assemblaggio. I robot SCARA possono raggiungere tempi di ciclo davvero impressionanti, con un'elevata precisione. Sono molto adatti a funzioni come l'inserimento di componenti in spazi con tolleranze strette, mantenendo la loro rigidità in tali movimenti, il che li rende una scelta conveniente per molte applicazioni pick-and-place e per la movimentazione di piccoli componenti.

Robot Delta
Il robot delta è rinomato per la sua velocità, con velocità di prelievo fino a 300 pezzi al minuto. Il suo tipo di montaggio lo posiziona sopra la zona di lavoro, limitando l'ingombro. Viene spesso abbinato a un sistema di visione per prelevare pezzi posizionati casualmente in complesse applicazioni di smistamento e confezionamento. Come i robot articolati e SCARA, è generalmente dotato di un teach pendant per una facile programmazione. I robot delta sono spesso utilizzati in applicazioni di produzione alimentare ma, come i robot cartesiani, potrebbero richiedere una schermatura aggiuntiva o una separazione dall'ambiente circostante.

Robot collaborativi
I robot collaborativi, o cobot, sono uno sviluppo relativamente recente con un futuro promettente nel rendere possibile un'interazione sicura tra uomo e macchina. Consentendo una collaborazione diretta tra un lavoratore e un robot, stanno aggiungendo una dimensione alla nostra comprensione di come l'automazione possa essere integrata nell'industria. Un cobot può essere un robot articolato, cartesiano, SCARA o delta. Sebbene, ad oggi, la maggior parte sarebbe classificata come articolata. Hanno una capacità di carico utile di 4-35 kg, con dimensioni e portata (e anche prezzo) variabili di conseguenza. Esistono modelli con un massimo di sette assi; questi ultimi possono svolgere compiti particolarmente impegnativi dal punto di vista ergonomico. I cobot vengono persino utilizzati come robot indipendenti per le linee di produzione.

Fare la tua scelta
Quando si affronta un investimento in robotica, è necessario considerare tutti gli aspetti dell'applicazione prima di effettuare una scelta definitiva. Ecco alcuni dei fattori più importanti da considerare:

Portata e carico utile.

Dovrebbero essere i primi criteri da considerare nel processo di selezione del robot, poiché questi fattori potrebbero ridurre immediatamente l'elenco delle opzioni idonee. Ad esempio, un carico grande e pesante escluderebbe qualsiasi considerazione su tecnologie di movimentazione leggere. D'altra parte, se lo sbraccio è ampio ma il peso del carico utile è ridotto, potrebbe essere sufficiente un robot cartesiano più economico.

Flessibilità.

In un'applicazione che richiede cinque o sei gradi di libertà, un robot articolato potrebbe essere l'unica soluzione praticabile. In tal caso, un'opzione per le aziende attente al budget che necessitano di uno o due robot potrebbe essere quella di utilizzare unità riadattate (usate). Tuttavia, per applicazioni più semplici, come il posizionamento e il carico di piccoli componenti, l'inserimento di componenti elettronici e il carico di scatole e macchine utensili – qualsiasi applicazione in cui due o tre assi siano sufficienti – perché pagare per più assi di quelli richiesti dall'applicazione?

Velocità.

L'applicazione richiede un'elevata frequenza di prelievo, come quella di un robot delta, oppure sarebbe sufficiente una frequenza di prelievo inferiore, come quella di un robot a portale cartesiano o di un robot SCARA?

Spazio e impronta.

Sempre più spesso, l'ingombro di macchine e linee di produzione è un aspetto fondamentale nella pianificazione. Lo spazio occupato è costoso e le aziende desiderano ottimizzare il layout dei propri stabilimenti. I robot cartesiani e delta offrono un chiaro vantaggio rispetto alle altre tecnologie, poiché si perde solo spazio verticale, che è generalmente meno critico.

Ingegneria e sviluppo di progetti.

I tempi e i costi di progettazione, assemblaggio, installazione e messa in servizio devono essere considerati nel calcolo dei costi comparativi, soprattutto quando si integra un robot in una macchina o un sistema più grande. Ritardi nella ricezione e nell'assemblaggio del robot potrebbero bloccare l'intero progetto.

Manutenibilità, riparabilità e disponibilità.

I tempi di fermo non programmati sono l'incubo di ogni responsabile di produzione. I robot dovrebbero essere relativamente facili da manutenere e riparare.

Standardizzazione.

All'interno di un'azienda o di un settore, potrebbe essere una valida considerazione per motivi commerciali, anche se il robot selezionato non è il più adatto o addirittura il più economico, ma è comunque in grado di svolgere il lavoro. A volte, la strada più battuta si rivelerà quella che presenta meno resistenza (e rischi).

La proliferazione delle tecnologie robotiche ha permesso ad aziende di ogni dimensione di accedere ai vantaggi dell'automazione. Il robot più adatto è solitamente quello che meglio si adatta alla vostra applicazione, non solo per ottenere incrementi di produttività derivanti dall'investimento e soddisfare i requisiti tecnici dell'applicazione, ma anche dal punto di vista di aspetti correlati come la sicurezza dell'impianto, l'utilizzo dello spazio e, naturalmente, i costi di avviamento e l'assistenza post-vendita.