COBOT

Indice:

1. Premessa

2. Robotica collaborativa: dati di mercato

3. Il successo della robotica

4. La collaborazione uomo-macchina

5. L’assistente COBOT

6. COBOT macchina intelligente

7. Le competenze

 

1. Premessa

Esploriamo sinteticamente l’argomento della collaborazione uomo-macchina, ovvero uomo robot.

Argomento di grande attualità considerando l’aumento della diffusione di robot grandi e piccoli in tutti i campi della società, dall’industria manifatturiera alla sanità ai servizi.

Partiamo dalla notizia recente, pubblicata da ANSA.IT lo scorso 23 marzo, nella rubrica SALUTE e BENESSERE.

Si tratta di un piccolo robot che permette di effettuare tele-visite ai pazienti ricoverati all’Ospedale Infermi di Rimini, affetti da Covid-19.

Questo permette di diminuire sensibilmente la possibilità di contagio del personale sanitario con aumentate garanzie per i ricoverati in termini di propagazione dell’infezione.

Il robot è prodotto dall’azienda statunitense InTouch Health ed è composto da un corpo montato su ruote ed una testa costituita da monitor, telecamere e microfoni. Un operatore a distanza comanda il robot affidandogli delle “missioni” che consistono nel raccogliere dati di anamnesi nonché rilevare i parametri di salute secondo il profilo definito nella cartella clinica del paziente; i dati raccolti sono trasferiti automaticamente al server del reparto diminuendo contestualmente il gap temporale naturalmente necessario al trasferimento dei medesimi dati raccolti come nella procedura tradizionale.           

Il progetto pilota è gestito dall’AUSL della Romagna con coinvolgimento di enti privati.          

In realtà non si tratta di un progetto pilota, nell’anno 2018 il portale della Sanità della Regione Abruzzo dava notizia di aver dotato gli Ospedali di Chieti e Guardiagrele di simili robot con l’obiettivo di mettere a disposizione dei medici un servizio di telemedicina che favorisse il consulto interdisciplinare specialistico nel caso di particolari patologie (ictus, infarto e grandi traumi) dove il fattore tempo è spesso fondamentale per il favorevole decorso dell’episodio riscontrato.

Nel caso specifico chi risiede nei comprensori di Chieti e Lanciano può usufruire dello specialista come se si trovasse in reparto accorciando sensibilmente i tempi di visita e diagnosi.

L’investimento è di circa un investimento di 636.000 euro con fondi assegnati alla telemedicina dalla Regione Abruzzo, è certificato come dispositivo medico di classe IIA; come detto precedentemente il sistema è dotato di comunicazione audio-video bidirezionale ad altissima risoluzione e permette al medico o a più medici di essere presenti virtualmente al letto del paziente e di interagire con lui e con il personale sanitario che si trova sul posto tramite una “control station”, un normale computer o un tablet. Può essere collegato a ulteriori dispositivi come ecografo, ecocardiografo.

Sono ovviamente garantiti gli aspetti di privacy e la connessione ai sistemi informativi delle reti ospedaliere; l’immediata archiviazione sui server centrali dei dati rilevati consente a tutte le AUSL di condividere le immagini, i tracciati misurati e più in generale i dati clinici in modo che uno o più specialisti, anche contemporaneamente possano visualizzarli a distanza per pianificare i passi successivi e la terapia necessaria.

 

2. Robotica collaborativa: dati di mercato

Il trend è quindi orientato ad una robotica collaborativa che rappresenta un progetto centrale nelle tecnologie che permetto non solo di realizzare le “fabbriche intelligenti” ma un sistema pienamente integrato uomo-macchina con l’utilizzo dei robot senza bisogno di barriere fisiche di separazione come avviene soprattutto in ambito manifatturiero con aree delimitate da cancelli o protezioni per permettere l’uso delle macchine.

La discesa nel mercato della robotica collaborativa dei grandi costruttori della robotica mondiale (ABB, Comau, Fanuc, Kawasaki, Kuka per citarne alcuni), a fianco dei produttori specificatamente orientati ai cobot (Universal Robots, Doosan, Franka Emika e altri) ha acceso i riflettori degli analisti su questo nuovo mercato. I dati di mercato relativi al 2018 forniti dall’International Federation of Robotics (IFR) per la prima volta riportano statistiche, oltre che per la tradizionale robotica industriale e per la robotica di servizio, anche per la robotica collaborativa.

Secondo l’International Federation of Robotics, i dati di vendita a livello mondiale dei robot industriali nel 2018 hanno registrato una crescita meno impetuosa di quella degli anni precedenti, intorno al +6% con un valore delle vendite attestatosi a 422.000 unità. Sembra quindi che dopo anni di crescita a doppia cifra, trainati soprattutto dalla Cina, il mercato della robotica industriale sia in una fase di pausa.

In controtendenza è il mercato italiano, dove la crescita è stata del +11,5% (da 8.238 unità del 2017 a 9.237 del 2018: fonte SIRI, Società Italiana di Robotica Industriale). In effetti la densità di robot, calcolata come numero di robot installati ogni 10.000 lavoratori, ha raggiunto in Italia la cifra di 200 unità nel 2018, contro un valore di 190 nel 2017 e una media mondiale di 99 (con punte notevolissime come Singapore, 831, e Corea del Sud, 774).

In questo scenario la robotica collaborativa è ancora una nicchia: si calcola che i cobot venduti nel mondo nel 2018 siano stati circa 14.000, poco più del 3% del totale dei robot industriali. Se consideriamo però che nel 2017 il dato era di circa 11.000 unità vendute, registriamo una crescita del mercato di circa il 25%. Il dato è coerente anche con le rilevazioni di SIRI, che stima in 480 i cobot venduti in Italia nel 2018, prevedendo tassi di crescita annuali del 50%.

 

3. Il successo della robotica

Le ragioni per cui soprattutto le Piccole e Medie Aziende investono in questo settore che non è quindi più solo riservato alle grandi industrie capaci di progettare e gestire tali progetti di implementazione, sono dovute alla semplicità di programmare le interfacce di funzionamento, allo spazio ridotto necessario a questi macchinari e al superamento della necessità di riservare aree chiuse all’interno degli stabilimenti e delle officine. Queste considerazioni portano quindi ad una semplificazione e ad una maggiore rapidità nell’allestimento della stazione robotizzata superando le complessità fino ad oggi necessarie.

Si assiste quindi ad una crescente diffusione della robotica non più riservata alla sola grande industria, ma oggi anche della piccola e media e, in un futuro non troppo lontano, anche del cittadino per applicazioni non industriali.

I processi manuali con la necessità quindi di mano d’opera qualificata e di esperienza non sarà quindi più la sola a definire la qualità di un prodotto, l’automazione almeno di alcune fasi della produzione, permetterà di raggiungere importanti e qualificanti risultati in termini di precisione, affidabilità, assenza di errori, velocità di esecuzione.

Inoltre, in un sistema produttivo fortemente integrato, anche in campo internazionale, l’automazione dei processi, assistiti dai robot, permettono di qualificarsi più facilmente come fornitori pienamente integrati rispetto agli standard di Qualità Totale richiesti dalla grande industria.

Già oggi, ad esempio, fornire semilavorati alle grandi industrie automobilistiche comporta realizzare prodotti con tolleranze dimensionali molto ristrette necessarie per il montaggio che avviene ormai senza l’ausilio dell’uomo in linee di produzione completamente automatizzate.

 

4. La collaborazione uomo-macchina

Il vero cambiamento sarà nella capacità di cogliere in pieno il termine “collaborazione” e quindi accettare l’integrazione dei COBOT nel processo produttivo o più in generale nel sistema organizzativo.

La tentazione, forse un po’ miope, è di cogliere solo il presunto vantaggio di sostituire la macchina all’uomo senza realizzare i presupposti di collaborazione.

In questi casi non c’è differenza concettuale rispetto all’approccio tradizionale della robotica industriale, ma solo una semplificazione degli aspetti di installazione. Le caratteristiche intrinseche di sicurezza del cobot aiutano molto in questo, ma non di rado si vedono cobot che, per maggiore sicurezza, vengono addirittura protetti da barriere (tipicamente in vetro). Si realizza quindi una pacifica convivenza tra uomo e robot, ma l’obiettivo della robotica umano-centrica sembra ancora lontano.

Se frequentemente troviamo in officina il robot per la saldatura, il robot per la verniciatura, il robot per il carico-scarico, il robot per la pallettizzazione e così via, non potremmo avere, ad esempio, il cobot per l’applicazione di test e collaudo qualitativo dei prodotti?

 

5. L’assistente COBOT

Le attività lavorative comportano usura bio-meccanica delle persone che attendono alle operazioni; nei paesi più sviluppati, secondo l’Agenzia Europea per la Sicurezza e la Salute sul Lavoro, tale aspetto riguarda il 50% degli addetti con costi sociali molto elevati legati ai vari disturbi e ogni soluzione che contribuisca ad attenuare tali problemi costituisce un passo importante per l’evoluzione sociale stessa, superando il concetto di lavoro usurante.

Per esempio, il sollevamento di carichi pesanti o l’esecuzione di operazioni pericolose per la salute sono esempi di come si possa instaurare questa collaborazione. Evidentemente sono disponibili sistemi che aiutano lo sforzo dell’operatore nel sollevamento di oggetti pesanti; in ogni caso vi sono moltissime piccole lavorazioni in processi troppo complicati per poter essere completamente automatizzati, in cui il fisico dell’operatore è soggetto a ripetute sollecitazioni, alla lunga potenzialmente dannose. Si pensi all’uso di avvitatori, al sollevamento di oggetti che, pur non richiedendo in base alle normative vigenti l’ausilio di un sollevatore meccanico, dà luogo ad affaticamento dell’apparato muscolo-scheletrico, o all’inalazioni di polveri nel processo di verniciatura di oggetti di grandi dimensioni. In queste operazioni il robot collaborativo può essere di ausilio per l’uomo, reggendo l’avvitatore durante l’uso da parte dell’uomo, sollevando i pezzi, monitorando l’operato del verniciatore in modo tale da collocare l’oggetto da verniciare in posizioni che favoriscano l’ergonomia dell’operazione.

In questo senso il progetto di robot collaborativo citato in apertura, in ambito ospedaliero, contribuisce anche alla riduzione di problemi di salute dell’operatore dovuti al contatto con ambienti infettivi.

Nel progetto di implementazione dei COBOT è importante la capacità del robot collaborativo di gestire le eventuali interazioni con l’uomo, limitandone gli effetti e arrestando il robot nel caso esse vengano rilevate. Inoltre, in particolare nelle applicazioni destinate a migliorare l’ergonomia nell’esecuzione del compito, è utile poter interfacciare il robot con sistemi di visione artificiale che riconoscano la postura dell’operatore per poi comunicarla al controllore del robot.

 

6. COBOT macchina intelligente

Per realizzare appieno l’interazione e quindi la collaborazione uomo-robot nei vari processi è necessario sviluppare nuove funzionalità: strumenti di visione avanzata possono essere facilmente interfacciati al controllore robotico, metodi di intelligenza artificiale (machine learning) possono essere applicati alle sequenze osservate per interpretare l’azione eseguita dall’uomo al fine di ripeterle riconoscendo in futuro il medesimo contesto. Per machine learning si intendono una serie di differenti meccanismi che permettono a una macchina intelligente di migliorare le proprie capacità e prestazioni nel tempo.

La macchina, quindi, sarà in grado di imparare a svolgere determinati compiti migliorando, tramite l’esperienza, le proprie capacità, le proprie risposte e funzioni. Alla base dell’apprendimento automatico ci sono una serie di differenti algoritmi che, partendo da nozioni primitive, sapranno prendere una specifica decisione piuttosto che un’altra o effettuare azioni apprese nel tempo. Un’applicazione classica di machine learning, ad esempio, è quella del riconoscimento vocale di cui sono dotati molti smartphone e che permettono di attivare comandi tramite la propria voce.

La pubblicità in campo automobilistico ci presenta l’interazione uomo-computer per azionare comandi legati al riconoscimento vocale, così come avviene nel campo domotico.

In questo scenario tecnologicamente evoluto è possibile pensare al robot collaborativo come a un agente intelligente, in grado di comprendere il comportamento dell’uomo e di adattarsi ad esso.

I modi in cui il robot può farlo sono molteplici: dato l’insieme delle azioni pre-assegnate al robot, esso può decidere autonomamente la loro sequenza di esecuzione (naturalmente in modo compatibile con il processo produttivo in essere) o ritardare l’inizio di un’operazione autonoma se in quel momento risulta prioritaria un’azione di tipo collaborativo ovvero  vi sia necessità di interazione tra uomo e robot.

 

7. Le competenze

Abbiamo accennato al processo di implementazione nel contesto di un’azienda fortemente orientata alla digitalizzazione, con processi automatizzati o parzialmente automatizzati e inclusione di un operatore umano con competenze digitali integrando robot collaborativi nel nuovo ciclo produttivo.

Siamo in grado di gestire queste innovazioni?

Ci sono in azienda le competenze per farlo?

Serviranno sempre più competenze di

• Robotica (che cos’è un robot, perché si muove in un certo modo, che cosa gli si può far fare, come si programma, come si concepisce una stazione robotizzata),
• Automazione industriale,
• Visione artificiale,
• Gestione della sicurezza.

Oltre il campo della robotica, occorreranno competenze di

• Machine learning,
• Internet of Things,
• Big Data Analysis,
• Project Management.

Queste competenze andranno formate a tutti i livelli, dalla scuola, ai nuovi ITS, ai percorsi universitari, ai corsi di formazione e riqualificazione del lavoro. Le aziende potranno poi aggiornare le proprie competenze interne appoggiandosi ai nuovi servizi messi a disposizione dai vari attori della formazione. Tra questi, particolarmente importante sarà il ruolo dei Centri di Competenza Industria 4.0 recentemente istituiti dal MISE.