Progressi nella tecnologia robotica: una panoramica completa

Quali sono gli ultimi sviluppi nei robot ad alte prestazioni per impieghi gravosi?

L'industria robotica sta attualmente vivendo una notevole crescita nello sviluppo di robot per impieghi gravosi in grado di movimentare carichi impressionanti. Un esempio lampante di questo sviluppo è il nuovo robot per impieghi gravosi ER1000-3300 di Estun, presentato in anteprima mondiale ad Automatica 2025. Questo robot innovativo può gestire carichi utili fino a 1.000 chilogrammi e raggiunge uno sbraccio di 3.300 millimetri. Particolarmente impressionante è la sua ripetibilità di ±0,1 millimetri nonostante l'enorme carico utile.

Le specifiche tecniche di questo robot illustrano i progressi della tecnologia robotica: con un peso morto di 4.850 chilogrammi, l'ER1000-3300 raggiunge un rapporto peso morto/carico utile inferiore a 5, consentendo velocità relativamente "strette" di 68°/s sull'asse 1 e 101°/s sull'asse 6. Il design rigido consente coppie al polso di 9.000 Nm sull'asse J5 e 6.000 Nm sull'asse J6, con un momento di inerzia del carico ammissibile rispettivamente di 1.800 kg/m² e 850 kg/m².

Ma Estun non è l'unico produttore a innovare in questo segmento. Kuka ha presentato il "KR Titan ultra", un robot ancora più potente, in grado di movimentare carichi utili fino a 1.500 chilogrammi con un peso di sole 4,5 tonnellate. Questo robot vanta uno sbraccio fino a 4.200 millimetri e un'elevata portata utile, ed è fortemente orientato al mercato e su misura per le esigenze dei clienti del settore automobilistico e dei clienti Tier 1.

Gli ambiti di applicazione di questi robot per impieghi gravosi sono molteplici e strategicamente importanti. Sono particolarmente adatti per applicazioni gravose nell'industria siderurgica e automobilistica, nonché nei macchinari edili. Un mercato di riferimento particolarmente importante sono le linee di assemblaggio delle batterie nell'industria automobilistica, un mercato in cui Estun detiene già una posizione di leadership in Cina. Il design modulare garantisce compatibilità e scalabilità tra le diverse serie di robot, a vantaggio sia dei produttori che degli utenti.

Estun vanta già un'esperienza notevole nello sviluppo di robot per impieghi gravosi. In precedenza, l'azienda ha lanciato un robot con carico utile di 700 kg utilizzando algoritmi dinamici proprietari e design strutturali leggeri. Queste innovazioni hanno portato i robot per impieghi gravosi di Estun a essere inclusi nel catalogo dei finanziamenti del Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica per l'applicazione di tecnologie chiave innovative.

In che modo i robot umanoidi stanno rivoluzionando il mondo della musica e altri settori?

Lo sviluppo di robot umanoidi ha compiuto notevoli progressi negli ultimi anni, in particolare nell'ambito delle applicazioni creative. Un esempio affascinante è il "Robot Drummer", un progetto di ricercatori della Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana, dell'Istituto di Ricerca Dalle Molle per l'Intelligenza Artificiale e del Politecnico di Milano. Questo robot umanoide è in grado di suonare brani musicali complessi, dal jazz al metal, con una precisione ritmica superiore al 90%.

La particolarità di questo progetto è l'innovativo metodo di addestramento chiamato "Rhythmic Contact Chain", in cui la musica viene rappresentata come una sequenza di contatti ritmici di batteria sincronizzati con precisione. I ricercatori estraggono i canali delle percussioni da file MIDI e li convertono in tempi precisi per il robot. Attraverso l'apprendimento per rinforzo in un ambiente di simulazione, il robot ha sviluppato autonomamente tecniche simili a quelle umane, come incrociare le braccia, cambiare dinamicamente le bacchette e ottimizzare i movimenti sull'intera batteria.

Per i test è stato utilizzato l'Unitree G1, un robot umanoide alto 1,2 metri e pesante circa 35 chilogrammi, dal prezzo di 16.000 dollari. Il G1 ha 23 gradi di libertà, e le versioni estese possono raggiungere fino a 43 gradi di libertà, il che gli conferisce la flessibilità necessaria per eseguire sequenze di movimento complesse. Il repertorio del robot batterista comprende un'ampia varietà di generi musicali – dal classico jazz "Take Five" di Dave Brubeck a "Living on a Prayer" dei Bon Jovi, fino a "In the End" dei Linkin Park.

Un altro esempio interessante è ZRob, un robot-tamburo dell'Università di Oslo, dotato di un "polso" flessibile che gli permette di allentare la presa sulle bacchette, in modo simile a un polso umano. Questo robot può ascoltare se stesso mentre suona la batteria e utilizza l'apprendimento per rinforzo per migliorare la propria esecuzione. I ricercatori sostengono che le persone spesso usano il proprio corpo attraverso il movimento per aggiungere espressività al suonare uno strumento.

Ma anche altri produttori si sono cimentati nella realizzazione di robot musicali. CyberOne di Xiaomi può anche suonare la batteria e, secondo il produttore, converte automaticamente una traccia MIDI in ritmi di batteria. Il robot ha 13 articolazioni e i movimenti di tutto il corpo sono sincronizzati con la musica.

Ma i robot umanoidi non si limitano alle applicazioni musicali. La visione per i robot umanoidi va ben oltre: sono destinati a diventare strumenti multiuso in grado di caricare autonomamente una lavastoviglie e di lavorare altrettanto bene in altri settori di una catena di montaggio. I produttori industriali si stanno concentrando su umanoidi specificamente sviluppati per compiti industriali.

Il prossimo passo nello sviluppo sarà trasferire le competenze acquisite dalla simulazione all'hardware reale. I ricercatori stanno anche lavorando per insegnare al robot le capacità di improvvisazione, in modo che possa rispondere a segnali musicali in tempo reale. Questo permetterebbe a Robot Drummer di "sentire" e rispondere alla musica come un batterista umano.

Quali robot specializzati stanno rivoluzionando l'agricoltura?

Un esempio lampante di robot specializzati in agricoltura è SHIVAA, un robot sviluppato dal Centro di Ricerca Tedesco per l'Intelligenza Artificiale per la raccolta completamente autonoma di fragole in colture a campo aperto. Questo robot innovativo dimostra in modo impressionante come l'intelligenza artificiale e la robotica possano collaborare per rivoluzionare i processi agricoli.

SHIVAA è stato appositamente sviluppato per l'uso in campo aperto, dove la coltivazione naturale delle fragole si traduce in un prodotto finale ecologicamente sostenibile. Posizionato ai margini del campo, il robot utilizza una telecamera 3D per rilevare autonomamente la struttura del campo e avvicinarsi alla prima fila di piante. Una volta lì, altre telecamere, che elaborano anche la luce invisibile, identificano la posizione e il grado di maturazione delle fragole.

Il processo di raccolta in sé è straordinariamente preciso: utilizzando due pinze, i frutti maturi vengono raccolti dalle piante sottostanti il robot. Come un essere umano, le dita della pinza afferrano la fragola e la separano dalla pianta con un movimento rotatorio. Il braccio robotico, completo di pinza, si sposta rapidamente verso la cassa superiore e posiziona la fragola.

I dati sulle prestazioni di SHIVAA sono davvero impressionanti: il robot può raccogliere circa 15 chilogrammi di frutta all'ora ed è in grado di funzionare per almeno otto ore consecutive. Questa capacità lo rende un prezioso supporto per le aziende agricole alle prese con l'aumento dei costi della manodopera e la carenza di manodopera.

Un vantaggio particolare di SHIVAA è la sua capacità di operare di notte. L'illuminazione artificiale costante crea condizioni ancora più favorevoli per gli algoritmi di elaborazione delle immagini del robot. Inoltre, il robot può raccogliere insieme agli esseri umani, il che gli consente di integrarsi perfettamente in un'azienda agricola.

Il sistema è stato sviluppato in collaborazione, tra gli altri, con l'Università di Scienze Applicate di Amburgo ed è attualmente in fase di sperimentazione presso l'azienda agricola di fragole Glantz a Hohen Wieschendorf, nel Meclemburgo-Pomerania Anteriore. Il direttore dell'azienda agricola di fragole Glantz, Jan van Leeuwen, è lieto di essere coinvolto nel progetto, alla luce della crescente pressione economica, poiché ben il 60% dei costi di produzione è costituito da manodopera.

Secondo il responsabile del progetto Heiner Peters, saranno necessari ancora diversi anni di sviluppo prima che il robot possa essere prodotto in serie. Potrebbero volerci fino a sette anni prima che il prodotto possa essere impiegato in grandi quantità nei campi. Tuttavia, SHIVAA non è il primo robot completamente autonomo sviluppato per assistere nella raccolta delle fragole. Ciò che lo distingue da sistemi simili, che operano principalmente in serra, è il suo sviluppo specifico per la coltivazione in pieno campo.

In futuro, la tecnologia potrebbe essere applicata anche alla raccolta di altri tipi di frutta. Peters spera che i robot riducano i costi di produzione a tal punto che le fragole torneranno ad essere offerte a prezzi più bassi nei supermercati e che le aziende agricole del Paese possano competere con le importazioni dall'estero grazie a una produzione più efficiente.

Secondo gli sviluppatori, la tecnologia non è pensata per sostituire i lavoratori umani, ma piuttosto per supportarli e sostituirli. Le aziende agricole potrebbero utilizzare i robot per evitare perdite di raccolto e preservare la qualità dei frutti.

In che modo la robotica collaborativa cambia il modo in cui esseri umani e macchine lavorano insieme?

La robotica collaborativa, nota anche come cobot, rappresenta un cambiamento paradigmatico nel modo in cui esseri umani e robot lavorano insieme. A differenza dei tradizionali robot industriali, che devono operare dietro recinzioni protettive, i robot collaborativi sono specificamente progettati per interagire in modo sicuro ed efficace con gli esseri umani in un ambiente di lavoro condiviso.

Esistono diversi livelli di interazione uomo-robot, che vanno dalla completa automazione alla vera e propria collaborazione. Con l'automazione completa, esseri umani e robot lavorano nei propri spazi di lavoro, separati spazialmente da una barriera protettiva. Con la coesistenza, questa barriera protettiva viene rimossa, ma esseri umani e robot continuano a lavorare separatamente nei rispettivi spazi di lavoro.

Nella collaborazione, esseri umani e robot condividono uno spazio di lavoro condiviso e lavorano in sequenza, ma generalmente non si toccano. Il livello più alto è la collaborazione uomo-robot, in cui il contatto tra esseri umani e robot è possibile e talvolta esplicitamente necessario, poiché entrambi di solito lavorano insieme simultaneamente.

I cobot utilizzano sensori, telecamere e intelligenza artificiale per controllare i propri movimenti e garantire che non arrechino danno agli esseri umani. Possono aiutare a svolgere compiti ripetitivi, faticosi e precisi, consentendo ai lavoratori umani di concentrarsi su attività più complesse e creative. I cobot possono svolgere un'ampia varietà di compiti, come afferrare, sollevare e posizionare componenti, assemblare, saldare, incollare, forare, fresare, rettificare e lucidare.

Un esempio particolarmente interessante di applicazione pratica si trova presso il Gruppo LAT, un'azienda che opera in diversi settori, dalla sicurezza alla trazione elettrica, coprendo un'ampia gamma di applicazioni, dai binari al trasporto pubblico. L'azienda impiega un cane robot dotato di sensori, denominato Spot, che identifica autonomamente i cavi danneggiati nelle gallerie della metropolitana, ad esempio. Se implementato in modo generalizzato, questo sistema potrebbe idealmente far risparmiare oltre 500 milioni di euro all'anno.

Gli ambiti di applicazione della robotica collaborativa si amplieranno notevolmente nei prossimi anni. Felix Strohmeier, a capo del gruppo di ricerca "Internet of Things" presso Salzburg Research, è convinto che nei prossimi dieci anni i robot collaborativi saranno utilizzati anche al di fuori delle fabbriche: "Li troverete nei cantieri edili e in altri settori. Nella manutenzione stradale e in agricoltura esistono già prodotti che lavorano in modo collaborativo o almeno operano in modo autonomo".

Il progetto CONCERT sta sviluppando un nuovo tipo di robot collaborativo in grado di lavorare in sicurezza con gli operatori. Questi robot saranno più robusti degli esseri umani, dotati di capacità autonome e dotati di intelligenza collaborativa. La collaborazione tra robot e utente avverrà tramite interfacce moderne e strumenti interattivi.

I robot CONCERT saranno in grado di raccogliere informazioni dall'ambiente circostante ed eseguire istruzioni di livello superiore, ad esempio per compiti controllati a distanza, adattandosi autonomamente all'ambiente. La teleoperazione svolgerà un ruolo particolarmente importante nello svolgimento di attività edilizie ad alto rischio, come l'applicazione di prodotti chimici, proteggendo al contempo l'operatore.

Tradizionalmente, i robot sono stati visti come sostituti dei lavoratori umani. Tuttavia, i cobot adottano un approccio diverso e si concentrano sulla collaborazione. Questi robot sono progettati per lavorare a fianco degli esseri umani, assistendoli in compiti e processi in cui le competenze umane sono insostituibili.

L'integrazione dei robot sta cambiando significativamente le dinamiche del posto di lavoro. Invece di sostituire i lavoratori umani, i cobot stanno prendendo in carico compiti ripetitivi e pericolosi, consentendo ai lavoratori di concentrarsi su compiti più complessi che richiedono creatività, empatia e capacità decisionale. Questo apre le porte a una ridefinizione delle funzioni lavorative e a un passaggio verso un lavoro più orientato al valore.

Uno dei vantaggi più importanti della collaborazione uomo-robot è il miglioramento dell'efficienza complessiva. I cobot sono programmati per eseguire compiti con precisione e velocità, accelerando i processi di produzione. Gli esseri umani possono concentrarsi su compiti che richiedono creatività e intelligenza, aumentando la produttività complessiva del team.

L'obiettivo della collaborazione uomo-robot è combinare i punti di forza degli esseri umani – destrezza, flessibilità e adattabilità – con i punti di forza dei robot – forza e resistenza – per creare processi flessibili e produttivi. Per garantire un lavoro sicuro, i robot collaborativi sono dotati di sensori interni che rilevano le collisioni, arrestano il robot ed eliminano così qualsiasi pericolo per gli esseri umani.

Sebbene l'automazione e l'intelligenza artificiale continuino a progredire, il tocco umano rimane una risorsa preziosa. I cobot non possono eguagliare l'empatia, l'intelligenza emotiva e l'intuizione umana, cruciali in alcune professioni. L'interazione tra qualità umane e capacità robotiche crea un ambiente di lavoro sinergico che combina il meglio di entrambi i mondi.

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Quale ruolo gioca l'intelligenza artificiale nei moderni sistemi robotici?

L'intelligenza artificiale è diventata una componente indispensabile dei moderni sistemi robotici, rivoluzionando il modo in cui i robot apprendono, decidono e interagiscono con l'ambiente circostante. L'uso delle tecnologie di intelligenza artificiale nella robotica è in continuo aumento, aprendo possibilità completamente nuove per macchine autonome e intelligenti.

L'apprendimento automatico è una delle tecnologie di intelligenza artificiale più importanti in robotica. Permette a un robot di imparare a riconoscere schemi e fare previsioni basate su dati ed esperienza. Algoritmi come l'apprendimento supervisionato, l'apprendimento non supervisionato o l'apprendimento per rinforzo consentono ai robot di riconoscere oggetti, comprendere il linguaggio o imitare i movimenti umani.

Particolarmente impressionante è lo sviluppo dell'intelligenza artificiale generativa, che consente ai robot di apprendere dall'addestramento e di creare qualcosa di nuovo. I produttori di robot stanno sviluppando interfacce basate sull'intelligenza artificiale generativa per programmare i robot in modo più intuitivo: gli utenti programmano utilizzando il linguaggio naturale anziché il codice. I lavoratori non hanno più bisogno di conoscenze di programmazione specializzate per selezionare e personalizzare le azioni robotiche desiderate.

Un altro esempio è l'intelligenza artificiale forward-looking , che analizza i dati sulle prestazioni dei robot per determinare le condizioni future delle apparecchiature. Una manutenzione forward-looking può aiutare i produttori a risparmiare sui costi di fermo macchina. Nel settore delle forniture automobilistiche, ogni ora di fermo macchina non pianificato costa circa 1,3 milioni di dollari.

Le reti neurali sono modelli di intelligenza artificiale basati sulla struttura e sul funzionamento del cervello umano. Sono costituite da neuroni artificiali interconnessi e possono risolvere complessi compiti di riconoscimento di pattern. Le reti neurali sono utilizzate nei robot per migliorare la percezione visiva, l'elaborazione del linguaggio e il processo decisionale.

La visione artificiale è un'altra tecnologia di intelligenza artificiale fondamentale che consente ai robot di interpretare e comprendere le informazioni visive provenienti da immagini o video. Utilizzando algoritmi di intelligenza artificiale, i robot possono rilevare, tracciare e interpretare oggetti, volti, gesti e altre caratteristiche visive. Ciò consente loro di orientarsi nell'ambiente, svolgere compiti e interagire con oggetti e persone.

Il Karlsruhe Institute of Technology, insieme ai suoi partner, ha sviluppato innovativi metodi di apprendimento collaborativo che consentono ai robot di aziende diverse, in sedi diverse, di apprendere gli uni dagli altri. L'apprendimento federato consente di utilizzare dati di addestramento provenienti da più stazioni, più stabilimenti o persino più aziende senza richiedere ai partecipanti di divulgare dati aziendali sensibili.

Per l'addestramento nel progetto FLAIROP, non è stato effettuato alcuno scambio di dati come immagini o punti di presa. Invece, solo i parametri locali delle reti neurali, ovvero conoscenze altamente astratte, sono stati trasferiti a un server centrale. Lì, i pesi di tutte le stazioni sono stati raccolti e combinati utilizzando diversi algoritmi. La versione migliorata è stata quindi riprodotta alle stazioni in loco e ulteriormente addestrata sui dati locali.

Lo sviluppo dell'intelligenza artificiale fisica segna un'altra importante pietra miliare. Produttori di robot e chip come Nvidia stanno attualmente investendo nello sviluppo di hardware e software specializzati che simulano ambienti reali, in modo che i robot possano addestrarsi in tali ambienti virtuali. L'esperienza sostituisce la programmazione tradizionale.

L'intelligenza artificiale analitica consente di elaborare e analizzare grandi quantità di dati acquisiti dai sensori dei robot. Questo aiuta a rispondere a situazioni imprevedibili o a condizioni mutevoli negli spazi pubblici o durante la produzione. I robot dotati di sistemi di elaborazione delle immagini analizzano le loro fasi di lavoro per riconoscere schemi e ottimizzare i flussi di lavoro.

L'elaborazione del linguaggio naturale consente ai robot di comprendere, interpretare e rispondere al linguaggio naturale. I modelli di intelligenza artificiale vengono utilizzati per analizzare l'input dell'utente, rispondere a domande, condurre dialoghi e generare testo. L'elaborazione del linguaggio naturale consente l'interazione con i robot attraverso il linguaggio parlato o scritto.

L'apprendimento per rinforzo è una forma di apprendimento automatico in cui un robot viene premiato con un rinforzo positivo quando esegue un'azione specifica e punito con un rinforzo negativo quando esegue un'azione sfavorevole. Il robot impara attraverso tentativi ed errori a scegliere le azioni ottimali in situazioni specifiche, addestrando movimenti complessi o navigando in ambienti dinamici.

Gli algoritmi di apprendimento automatico possono anche essere utilizzati per analizzare i dati provenienti da più robot che operano simultaneamente e ottimizzare i processi sulla base di queste informazioni. In generale, più dati riceve un algoritmo di apprendimento automatico, migliori saranno le sue prestazioni.

Come si sta sviluppando il mercato dei robot mobili autonomi?

Il mercato dei robot mobili autonomi sta attualmente vivendo una crescita eccezionale ed è considerato uno dei segmenti più dinamici dell'industria robotica. Il mercato globale dell'AMR è stato valutato a 2,8 miliardi di dollari nel 2024 e si prevede che crescerà a un CAGR del 17,6% dal 2025 al 2034.

La robusta crescita dell'e-commerce e del commercio omnicanale ha incrementato significativamente l'utilizzo degli AMR per lo smistamento, il trasporto, l'assemblaggio e la gestione dell'inventario. Secondo l'International Trade Administration, si prevede che il mercato globale dell'e-commerce B2C raggiungerà i 5,5 trilioni di dollari entro il 2027, con un tasso di crescita annuo composto del 14,4%. Questo incremento aumenterà direttamente la domanda di AMR nei settori dello stoccaggio e della logistica.

La navigazione autonoma consente la massima flessibilità nella pianificazione e mappatura dei percorsi nella robotica mobile. Con l'aiuto del gestore della flotta, le aziende possono monitorare il trasporto autonomo dei materiali e analizzare i dati di produzione registrati. I sistemi AMR sono disponibili in un'ampia varietà di design, tra cui carrelli trasportatori, versioni per camere bianche, modelli ESD e con sovrastrutture personalizzate e sistemi complementari.

Viene utilizzato nella produzione di componenti elettronici, negli impianti di produzione, nei centri logistici, nell'industria automobilistica, nell'industria farmaceutica e nella tecnologia medica. Ad Automatica 2025, Omron ha presentato il nuovo robot mobile "OL-450S", un robot mobile autonomo progettato specificamente per il trasporto di carrelli e scaffalature. Grazie alla sua funzione di sollevamento integrata, consente un flusso di materiali flessibile senza interferire con l'infrastruttura esistente.

Node Robotics presenta Node.OS, una piattaforma software intelligente che consente a robot mobili autonomi e sistemi di trasporto senza conducente di collaborare in modo efficiente e collaborativo. La piattaforma offre localizzazione e navigazione precise, pianificazione intelligente dei percorsi e gestione scalabile della flotta, e può essere integrata perfettamente nei sistemi di automazione esistenti.

Grazie alla sua architettura indipendente dall'hardware, il software consente l'integrazione flessibile di diversi modelli di robot e sistemi di sensori. Il nuovo Traffic Manager ottimizza l'efficienza, il coordinamento e l'utilizzo delle flotte di robot e garantisce un flusso di materiali più fluido in ambienti industriali complessi.

DS Automotion presenta Amy, un robot mobile autonomo compatto ed economico, adatto al trasporto di piccoli carichi fino a 25 chilogrammi. Colpisce per la sua facilità d'uso e l'elevata flessibilità. Un concetto di trasferimento con tavolo elevatore attivo consente di progettare sorgenti e dissipatori come stazioni passive, semplificando notevolmente l'implementazione e la scalabilità, anche in sistemi esistenti, a costi contenuti.

Il futuro della tecnologia AMR sarà significativamente plasmato dai continui progressi dell'intelligenza artificiale per migliorare la navigazione, il riconoscimento degli oggetti e il processo decisionale. Tecnologie di sensori migliorate, tra cui sistemi LiDAR più sofisticati e telecamere 3D, consentiranno agli AMR di acquisire una comprensione più completa e accurata dell'ambiente circostante.

I continui miglioramenti nella tecnologia delle batterie porteranno a tempi di funzionamento più lunghi e capacità di ricarica più rapide, migliorando così la praticità e l'efficienza delle operazioni AMR. La crescente adozione di software di gestione della flotta e di piattaforme basate su cloud consentirà un migliore coordinamento, monitoraggio e ottimizzazione delle operazioni AMR su larga scala.

Si prevede che l'avvento dei cobot mobili, che combinano la mobilità degli AMR con le capacità collaborative dei cobot, aprirà nuove applicazioni in settori come l'elettronica e la produzione di batterie. Amy di DS Automotion può operare in completa autonomia o seguire una corsia virtuale, evitando persino ostacoli imprevisti, se lo si desidera.

Il mercato globale degli AMR sta vivendo una rapida crescita. Le stime attuali indicano che il mercato avrà già raggiunto dimensioni considerevoli entro il 2024 e crescerà esponenzialmente nei prossimi anni. I produttori di robot mobili autonomi devono sviluppare AMR sofisticati progettati per i magazzini dell'e-commerce, in particolare per lo smistamento, il trasporto e la gestione dell'inventario.

Quale impatto ha la robotica sul mercato del lavoro?

L'impatto della robotica sul mercato del lavoro è più complesso di quanto inizialmente ipotizzato e si discosta significativamente dalle fosche previsioni prevalenti qualche anno fa. Uno studio approfondito condotto da ricercatori dell'Istituto per la Ricerca sull'Occupazione (IAB), dell'Università di Mannheim e dell'Università di Düsseldorf mostra che, sebbene tra il 1994 e il 2014 siano andati persi 275.000 posti di lavoro nell'industria tedesca a causa dell'impiego dei robot, ciò non è dovuto a licenziamenti, ma piuttosto a un minor numero di giovani assunti.

Allo stesso tempo, nel settore dei servizi è stato creato lo stesso numero di nuovi posti di lavoro, il che significa che il numero di posti di lavoro è rimasto pressoché invariato nel complesso. Questo è in netto contrasto con gli Stati Uniti, dove gli operai dell'industria hanno perso il lavoro in massa a causa dell'automazione, nonostante l'economia tedesca utilizzi molti più robot rispetto all'industria statunitense, in rapporto al numero di dipendenti.

In Germania, i sindacati svolgono un ruolo importante in questo. Sono riusciti a preservare i posti di lavoro nell'industria, ma allo stesso tempo hanno avuto scarso margine di manovra per imporre salari più alti ai lavoratori meno qualificati. Un'ampia percentuale di lavoratori sta guadagnando meno a causa dell'automazione. Ciò colpisce in particolare i lavoratori mediamente qualificati, come gli operai specializzati, le cui mansioni prevedono l'impiego di numerosi robot.

I principali beneficiari sono i lavoratori con qualifiche più elevate e le aziende che sono riuscite a convertire la crescente produttività in maggiori profitti. Questo risultato è confermato da uno studio del Centro per la Ricerca Economica Europea di Mannheim, che ha rilevato che l'uso delle tecnologie di automazione porta generalmente a tagli di posti di lavoro, ma allo stesso tempo ne crea di nuovi che compensano la perdita.

I ricercatori dello ZEW concludono che l'automazione creerà 560.000 nuovi posti di lavoro tra il 2016 e il 2021. I settori dell'energia e dell'approvvigionamento idrico saranno quelli che ne trarranno i maggiori benefici, con una crescita occupazionale del 3,3%. Un trend positivo si nota anche nei settori dell'elettronica e dell'automotive, con una crescita occupazionale del 3,2%. In altri settori manifatturieri, l'aumento stimato dei posti di lavoro è addirittura del 4%.

Lo sviluppo è tuttavia cruciale nel settore edile, dove si prevede una perdita di circa il 4,9% dei posti di lavoro. Anche i settori dell'istruzione, della sanità e dei servizi sociali potrebbero perdere personale a causa dell'automazione. Ciononostante, il bilancio complessivo è positivo, poiché si creano più nuovi posti di lavoro di quanti ne vengano persi.

Un fattore chiave per l'automazione è la carenza di manodopera qualificata. Il 75% degli intervistati in un sondaggio condotto dall'Automatica Trend Index si aspetta che la robotica offra una soluzione. La stragrande maggioranza dei lavoratori in Germania ritiene che i robot nelle fabbriche garantiscano la competitività del Paese. Circa tre quarti degli intervistati si aspettano che i robot contribuiscano a rafforzare la competitività e a mantenere la produzione industriale nel proprio Paese.

L'indice di tendenza registra indici di gradimento particolarmente elevati per la domanda se la robotica e l'automazione miglioreranno il futuro del lavoro: la stragrande maggioranza desidera che i robot si occupino di compiti sporchi, noiosi e pericolosi in fabbrica. L'85% ritiene che i robot riducano il rischio di infortuni nelle attività pericolose e l'84% vede i robot come una soluzione importante per la movimentazione di materiali critici.

Nell'industria manifatturiera, numerosi posti di lavoro sono già stati sostituiti dai robot, ma questo sta portando anche alla creazione di nuovi posti di lavoro in settori come la programmazione e la manutenzione dei robot. Robot e intelligenza artificiale vengono utilizzati sempre più spesso anche in altri settori, come il commercio al dettaglio e l'assistenza sanitaria.

In futuro, la collaborazione tra esseri umani e macchine diventerà sempre più importante. Mentre alcuni compiti saranno svolti dalle macchine, altri dovranno comunque essere svolti dagli esseri umani. Invece di sostituire i lavoratori umani, i robot si occuperanno di compiti ripetitivi e pericolosi, consentendo ai lavoratori di concentrarsi su compiti più complessi che richiedono creatività, empatia e capacità decisionale.

Terry Gregory dell'IZA Institute of Labor Economics non crede che i robot sostituiranno completamente gli esseri umani in molti lavori. Crede che i computer creino più posti di lavoro di quanti ne distruggano. Ma tutti concordano su una cosa: il lavoro cambierà. Alcuni lavori non esisteranno più, i robot diventeranno colleghi e potremo scordarci di stare seduti alla stessa scrivania per 40 anni.

L'Istituto per la Ricerca sull'Occupazione (IAB) prevede che verranno creati tanti nuovi posti di lavoro quanti ne verranno persi. Gli esperti dell'Istituto per la Ricerca Economica di Colonia prevedono: non dobbiamo temere i robot. Non ci ruberanno tutti i posti di lavoro.

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In che modo i robot contribuiscono alla sostenibilità e alla tutela dell'ambiente?

I robot svolgono un ruolo sempre più importante nella promozione della sostenibilità e della tutela ambientale, con capacità che vanno ben oltre la tradizionale concezione di macchine industriali. I robot mobili sono intrinsecamente sostenibili e offrono soluzioni ecocompatibili che rivoluzionano i processi operativi.

Uno dei motivi principali per cui i robot possono rendere la produzione più sostenibile è la loro capacità di ridurre i costi energetici. I moderni robot industriali accelerano e ottimizzano i processi di produzione, con un conseguente aumento significativo dell'efficienza energetica. Poiché i robot operano in modo continuo e spesso multitasking, e non necessitano né di illuminazione, né di riscaldamento, né di monitoraggio costante, risparmiano ulteriore energia.

I robot mobili sono progettati per ottimizzare il consumo energetico, spesso con batterie ricaricabili e algoritmi di movimento efficienti. Rispetto al lavoro manuale tradizionale o ai sistemi di automazione fissi, consumano meno energia, contribuendo così alla riduzione delle emissioni di CO2.

Automatizzando attività come il trasporto e la movimentazione dei materiali, i robot mobili ottimizzano l'utilizzo delle risorse. Semplificano i processi, riducono al minimo gli sprechi e riducono la necessità di materiali in eccesso, contribuendo alla conservazione delle risorse. Un altro argomento convincente a favore dell'uso sostenibile dei robot è la riduzione del consumo di materiali e degli scarti di produzione.

I robot industriali operano con la massima precisione, riducendo il tasso di errore. Inoltre, l'impiego di moderne tecnologie robotiche consente una pianificazione ottimizzata dei materiali, riducendo significativamente gli scarti di produzione. Ciò significa meno sprechi di materiali come adesivi e vernici.

I robot mobili operano in modo silenzioso ed emettono quantità minime di inquinanti, il che li rende un'alternativa ecologica ai macchinari industriali convenzionali. I loro sistemi di azionamento elettrico producono meno emissioni, contribuendo a ridurre l'inquinamento atmosferico e acustico negli ambienti industriali.

La Federazione Internazionale di Robotica ha discusso di come i robot possano contribuire al raggiungimento di tredici dei 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. Per l'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 7, ovvero l'accesso a un'energia accessibile, affidabile e sostenibile, le tecnologie verdi possono essere prodotte in serie utilizzando robot industriali. Questi ultimi offrono la precisione richiesta e garantiscono un utilizzo ottimizzato delle risorse.

I robot vengono utilizzati, ad esempio, nell'industria solare, nella produzione di batterie e persino nello smantellamento delle centrali nucleari. Per l'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 9, ovvero la costruzione di infrastrutture resilienti e la promozione dell'industrializzazione sostenibile, i robot usati o noleggiati rappresentano un approccio conveniente all'automazione. Anche il riutilizzo dei robot usati è ecologico.

I robot aumentano anche l'efficienza produttiva, riducendo gli sprechi e, di conseguenza, la sostenibilità. Ma gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite riguardano anche la salute umana – i robot possono svolgere compiti pericolosi o faticosi, mentre noi svolgiamo attività di maggior valore che richiedono capacità umane come la creatività.

Per quanto riguarda l'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 12, modelli di consumo e produzione sostenibili, vale la pena ricordare che i robot, grazie alla loro elevata precisione e ripetibilità, garantiscono processi stabili con sprechi minimi. Ciò si traduce anche in un minor consumo energetico, soprattutto perché sempre più tecnologie di risparmio energetico vengono integrate nei robot.

KUKA lavora costantemente a soluzioni che riducano il consumo energetico dei suoi robot. Nello sviluppo di nuovi prodotti, l'attenzione è rivolta a una progettazione snella ma robusta. Ridurre il consumo energetico dei robot riduce le emissioni di CO₂ durante la produzione. Allo stesso tempo, si riducono i costi operativi.

I robot svolgono anche un ruolo importante nella promozione delle energie rinnovabili, nella gestione dei rifiuti e nel monitoraggio ambientale. In agricoltura, consentono un'irrigazione e una fertilizzazione precise, riducendo il consumo di risorse e minimizzando l'impatto ambientale. Possono essere utilizzati nella gestione dei rifiuti per automatizzare i processi di riciclo e promuovere l'economia circolare.

I robot forniscono inoltre servizi preziosi nel monitoraggio ambientale e nei soccorsi in caso di calamità, esplorando ambienti pericolosi e raccogliendo dati importanti. Le soluzioni di automazione sostenibile considerano l'intero ciclo di vita di prodotti e sistemi, dalla progettazione e produzione al funzionamento e allo smaltimento.

Anche l'efficienza energetica dei robot stessi è in continuo miglioramento e vengono implementate diverse misure per ridurre ulteriormente il consumo energetico. Nel complesso, è chiaro che la robotica può svolgere un ruolo chiave nel riciclo dei materiali, nell'efficienza delle risorse e nell'attuazione degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite.

Quali standard e norme di sicurezza si applicano ai moderni sistemi robotici?

La sicurezza nella robotica è garantita da un complesso sistema di norme e standard, costantemente adattati agli sviluppi tecnologici. La serie di norme EN ISO 10218 "Robotica – Requisiti di sicurezza" fornisce la base per requisiti di sicurezza applicabili nella pratica.

Le nuove edizioni ISO 10218-1:2025 e ISO 10218-2:2025 sono state pubblicate a febbraio 2025 e sostituiscono le versioni precedenti del 2011. Queste norme definiscono i requisiti di sicurezza per i robot industriali nella Parte 1 e per i sistemi robotici, le applicazioni robotiche e l'integrazione delle celle robotiche nella Parte 2. La ISO 10218-1 tratta il robot come una macchina quasi completata e riguarda principalmente i produttori di robot industriali e cobot.

La seconda parte, 10218-2, riguarda macchine e impianti completi con robot integrati e si applica a chiunque integri robot industriali in una soluzione completa, come costruttori di macchine o integratori di sistemi. In quanto norme armonizzate, entrambe le parti forniscono una presunzione di conformità ai requisiti essenziali di salute e sicurezza della Direttiva Macchine 2006/42/CE.

La revisione della norma EN ISO 10218 è in corso da quasi cinque anni con l'importante obiettivo di mantenerne lo status di norma armonizzata. Questo è molto importante per l'UE, sebbene non assolutamente necessario per due terzi del mondo. Ciononostante, tutti i produttori di robot e molti integratori vorrebbero mantenere questo status.

Un aggiornamento e un adattamento erano sicuramente necessari e prevedibili, poiché l'impiego di robot industriali è quasi raddoppiato dal 2012: oggi ne sono in uso quasi 3,5 milioni. Negli ultimi anni sono emerse ulteriori esigenze di mercato in materia di sicurezza informatica e robotica collaborativa.

Le minacce attuali e le problematiche correlate, come il Cybersecurity Act dell'UE e la posizione del governo degli Stati Uniti sulle infrastrutture critiche, stanno avendo un impatto sulla norma 10218-1. La minaccia di un attacco alla sicurezza informatica è un fattore da considerare nello sviluppo degli standard.

Per la collaborazione uomo-robot, quattro principi fondamentali di protezione sono descritti in dettaglio nelle norme EN ISO 10218 Parti 1 e 2, nonché nella norma ISO/TS 15066 "Robot e dispositivi robotici – Robot collaborativi". In tutti i casi di collaborazione uomo-robot, i pericoli per gli esseri umani devono essere eliminati mediante misure di sicurezza.

Per garantire che, anche in caso di errore del sistema, non si verifichi alcun pericolo per le persone, è necessario che le misure di controllo necessarie per il rispetto dei valori limite siano implementate utilizzando tecnologie sicure. Il termine "tecnologia sicura" è definito nella norma EN ISO 13849-1 mediante categorie e livelli di prestazione, che devono essere applicati a tutti i componenti rilevanti per la sicurezza.

Nella norma sulla sicurezza dei robot EN ISO 10218-1, per le funzioni di sicurezza del controllore del robot vengono stabiliti la Categoria "3" e il Livello di Prestazione "d", a meno che la valutazione del rischio non determini un valore superiore o inferiore. Sulla base della valutazione del rischio, vengono determinati i requisiti di salute e sicurezza applicabili e vengono adottate le misure appropriate.

La Direttiva Macchine 2006/42/CE del Parlamento europeo stabilisce un livello uniforme di sicurezza e tutela della salute per le macchine immesse sul mercato all'interno dello Spazio economico europeo. Ogni Stato membro dell'UE è tenuto a recepire la Direttiva Macchine nel diritto nazionale. In Germania, ciò avviene attraverso la Legge sulla sicurezza dei prodotti.

Poiché le norme armonizzate europee si basano spesso sulle norme internazionali ISO o IEC o ne sono un'adozione diretta, il rispetto delle norme nella progettazione dei robot e delle applicazioni ha il vantaggio di poter offrire soluzioni conformi anche oltre i confini europei.

Quando si entra nel campo della robotica, è importante conoscere le norme e i regolamenti pertinenti volti a prevenire gli infortuni sul lavoro durante l'utilizzo di robot e sistemi robotici. Tra gli esempi figurano la norma ISO 10218 Parti 1 e 2, la norma di sicurezza centrale per i robot industriali, e la norma ISO/TS 15066.

Secondo la BGHM (Associazione Tedesca di Robotica Industriale), oltre tre quarti di tutti gli incidenti gravi sul lavoro che coinvolgono sistemi robotici industriali si verificano, ad esempio, durante la risoluzione dei problemi. L'incidente è solitamente preceduto da un'interruzione della produzione, come componenti inceppati o sensori sporchi. A volte, i dipendenti tentano di accedere alla zona di pericolo mentre il sistema non è stato spento correttamente per risolvere il problema.

Oggi, potenti sistemi di telecamere in grado di limitare i movimenti dei robot creano spazi di lavoro sicuri per proteggere i dipendenti da incidenti nei momenti cruciali. Inoltre, la tecnologia di sicurezza dei sistemi robotici è in continuo sviluppo. La diagnostica remota è già utilizzata con successo.

Le normative e le regole vengono costantemente adattate all'evoluzione delle tecnologie. Per garantire un lavoro sicuro, i robot collaborativi sono dotati di sensori interni che rilevano le collisioni, arrestano il robot ed eliminano così qualsiasi pericolo per gli esseri umani. Questo è il prerequisito per poter estrarre i robot dalle loro gabbie e lavorare a stretto contatto con gli esseri umani, senza recinzioni di protezione.

Quali tendenze future plasmeranno lo sviluppo della robotica entro il 2030?

Il settore della robotica sta affrontando una trasformazione rivoluzionaria, plasmata da diverse tendenze chiave fino al 2030. Si prevede che il mercato globale della robotica crescerà di oltre il 20% annuo fino al 2030, raggiungendo un volume di oltre 180 miliardi di dollari. Questo sviluppo è trainato dai progressi dell'intelligenza artificiale e dalla sua integrazione nelle tecnologie robotiche.

La Federazione Internazionale di Robotica ha individuato cinque tendenze chiave per il 2025 che plasmeranno i prossimi anni: intelligenza artificiale, robot umanoidi, sostenibilità, nuove aree di business e risposta alla carenza di manodopera. Il valore di mercato dei robot industriali installati a livello mondiale ha raggiunto un massimo storico di 16,5 miliardi di dollari.

L'intelligenza artificiale si sta evolvendo in tre dimensioni: fisica, analitica e generativa. È probabile che la tecnologia di simulazione basata sull'intelligenza artificiale per i robot guadagni terreno sia nei tipici ambienti industriali che nelle applicazioni di robotica di servizio. I produttori di robot e chip stanno investendo nello sviluppo di hardware e software specializzati che simulano ambienti reali, in modo che i robot possano addestrarsi in tali ambienti virtuali.

Tali progetti di intelligenza artificiale generativa mirano a creare un "momento ChatGPT" per la robotica, ovvero un'"intelligenza artificiale fisica". L'intelligenza artificiale analitica può elaborare e analizzare grandi quantità di dati raccolti dai sensori dei robot, contribuendo a rispondere a situazioni imprevedibili o condizioni mutevoli.

I robot umanoidi stanno attirando una notevole attenzione mediatica e si prevede che diventeranno strumenti multiuso in grado di caricare autonomamente una lavastoviglie e lavorare su una catena di montaggio. Gli esperti prevedono che entro il 2050 saranno utilizzati oltre 4 miliardi di robot in tutto il mondo, rispetto ai 350 milioni del 2024.

I segmenti in maggiore crescita sono i robot umanoidi, quelli per l'assistenza e le consegne. I robot umanoidi, in particolare, promettono un grande potenziale, poiché la loro forma simile a quella umana e la loro mobilità li rendono versatili. I produttori industriali si stanno concentrando su umanoidi sviluppati specificamente per compiti industriali.

La sostenibilità sta diventando un fattore sempre più importante nello sviluppo della robotica. I robot possono contribuire al raggiungimento di tredici dei 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. Contribuiscono a ridurre il consumo di energia, gli sprechi di materiali e le emissioni.

Nuove opportunità di business si stanno aprendo grazie all'evoluzione delle preferenze dei consumatori e delle tendenze sociali, accelerando la necessità di soluzioni robotiche avanzate. La domanda dei consumatori di consegne più rapide di prodotti personalizzati porterà a un'espansione delle capacità robotiche nelle applicazioni di personalizzazione della produzione e della logistica.

È ampiamente noto che vi è una carenza di lavoratori qualificati, soprattutto nei principali paesi industrializzati. I robot possono svolgere un ruolo importante in questo senso, sostituendo compiti per i quali non vi è sufficiente personale umano. Il 75% degli intervistati in Germania si aspetta che la robotica offra una soluzione alla carenza di competenze.

Si prevede che il mercato globale dei robot di servizio crescerà da 26,35 miliardi di dollari nel 2025 a 90,09 miliardi di dollari entro il 2032. Il segmento industriale e commerciale consoliderà la sua posizione dominante e crescerà in modo significativo durante il periodo di previsione.

L'Industria 5.0 pone maggiore enfasi sulla collaborazione tra esseri umani e macchine. I robot collaborativi che interagiscono a stretto contatto con gli esseri umani negli ambienti di produzione sono un elemento centrale di questa nuova rivoluzione. I progressi nell'intelligenza artificiale hanno reso i cobot più potenti e versatili.

L'attenzione è rivolta all'ulteriore ottimizzazione dei sistemi Industria 4.0 e all'integrazione più efficiente dei dati lungo l'intera supply chain. Le aziende che si affidano a moderni software di manutenzione possono rendere i propri processi produttivi ancora più sostenibili e flessibili.

Si prevede che il mercato globale dei robot mobili autonomi crescerà a un CAGR del 17,6% dal 2025 al 2034. L'emergere dei cobot mobili, che combinano la mobilità degli AMR con le capacità collaborative dei cobot, aprirà nuove applicazioni in settori quali l'elettronica e la produzione di batterie.

Si prevede che il fatturato dei robot industriali e logistici raggiungerà gli 80 miliardi di dollari entro il 2030, mentre la quota di mercato dei robot per servizi professionali raggiungerà i 170 miliardi di dollari. Questo sviluppo è accelerato dalle mutevoli preferenze dei consumatori e dalle tendenze sociali, che stanno determinando la necessità di soluzioni robotiche avanzate.

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