Sviluppare la collaborazione uomo-robot per il drappeggio di parti in composito
Il drappeggio è un processo industriale attraverso il quale i tessuti in fibra di carbonio o di vetro vengono sovrapposti in strati e distorti per adattarsi alla forma 3D di uno stampo. Il drappeggio è utilizzato per circa un terzo di tutti i componenti in fibra di carbonio ed è ampiamente utilizzato nei settori automobilistico, aerospaziale, dell’energia eolica e dello sport. Circa 4 000 aziende in Europa utilizzano questa tecnica. Tuttavia, assicurarsi che il drappeggio sia accurato in termini di posizione e orientamento delle fibre, evitando al contempo la formazione di grinze nei tessuti, è un compito difficile. «La sfida principale deriva dal fatto che il tessuto di carbonio è piatto, mentre il pezzo ha una forma 3D complessa», spiega Christian Eitzinger(si apre in una nuova finestra), responsabile del dipartimento di visione industriale di PROFACTOR(si apre in una nuova finestra) in Austria. «Immaginate di avvolgere una sfera in un pezzo di carta. È impossibile farlo senza creare grinze», aggiunge. Il tessuto in fibra di carbonio ha la capacità di adattarsi a tali forme modificando internamente i suoi angoli. Tuttavia, il controllo delle variazioni di questo angolo è una delle principali sfide del drappeggio, perché influisce in modo sostanziale sulle prestazioni meccaniche. Nel progetto DrapeBot(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo robot, noto come DrapeBot, per assistere l’uomo nel processo di drappeggio. Il robot aiuta a trasportare grandi pezze di materiale e a drappeggiare le aree con curvatura inferiore, mentre un umano esegue il drappeggio sulle aree più difficili ad alta curvatura. «Ci sono buone prove che la tecnologia abbia dei vantaggi», afferma il ricercatore. «Ora questo deve essere pubblicizzato dai partner del progetto che sviluppano le tecnologie».
Normalizzare la collaborazione tra essere umano e robot
DrapeBot è un sistema a braccio robotico completo di una grande pinza deformabile per il trasporto e la movimentazione dei materiali. È stato progettato pensando alla collaborazione uomo-robot e viene fornito con una serie di componenti che lo aiutano, tra cui sensori per il controllo della qualità e per localizzare gli esseri umani e una tecnologia di percezione umana guidata dall’intelligenza artificiale per identificare le loro azioni. «Tutti questi componenti sono stati sviluppati in parallelo e integrati in tre occasioni nel progetto per verificarne le prestazioni in una particolare applicazione», spiega l’autore. «I risultati di questi test integrati sono stati poi utilizzati per identificare eventuali problemi residui e affrontarli nella fase successiva del progetto». A causa delle dimensioni dei robot, c’era il rischio che si verificassero danni sostanziali, anche per il ricercatore che collaborava con il robot. Il team ha quindi sviluppato delle regole per affrontare queste situazioni. «Per fortuna non abbiamo mai avuto bisogno di ricorrere a queste regole: a parte qualche graffio su uno dei robot, non ci sono stati danni», osserva.
Miglioramenti rispetto al drappeggio solo umano
I test estesi sono stati eseguiti installando la cella di lavoro robotizzata nelle strutture degli utenti finali, che fanno parte del consorzio del progetto insieme ai fornitori di tecnologia industriale. Nel corso del progetto, i ricercatori hanno effettuato una valutazione dettagliata dei risultati del progetto rispetto al drappeggio solo umano. Questo ha mostrato un miglioramento fino al 47 % della produttività, misurata in termini di costi di processo.
Lavorare su nuovi prototipi e su scala
Il team lavorerà ora sulle prime implementazioni dei prototipi, includendo alcuni degli elementi tecnologici sviluppati nel progetto. «La definizione e la realizzazione del progetto sono ora nelle mani degli utenti finali», aggiunge. «Sulla base di questo prototipo, sarà possibile un aumento di scala».
