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. Ciò che colpisce particolarmente è la sua ripetibilità di ±0,1 millimetri, nonostante l'enorme capacità di carico.

Le specifiche tecniche di questo robot illustrano i progressi della robotica: con un peso di 4.850 chilogrammi, l'ER1000-3300 raggiunge un rapporto peso/carico utile inferiore a 5, consentendo velocità relativamente elevate di 68°/s sull'asse 1 e 101°/s sull'asse 6. La struttura rigida consente momenti del polso di 9.000 Nm sull'asse J5 e 6.000 Nm su J6 con un momento di inerzia 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, un'elevata capacità di carico utile e un forte orientamento al mercato, studiato su misura per le esigenze dei fornitori del settore automotive e Tier 1.

Le applicazioni per 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. Le linee di assemblaggio delle batterie nell'industria automobilistica rappresentano un mercato di riferimento particolarmente importante, 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, il che è vantaggioso sia per i produttori che per gli utenti.

Estun vanta già un'esperienza notevole nello sviluppo di robot per impieghi gravosi. In precedenza, l'azienda ha lanciato un robot da 700 kg di carico utile che utilizza 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 delle prime tecnologie chiave.

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, soprattutto nel campo 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%.

Ciò che rende speciale 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 segnali di temporizzazione 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.

I test hanno utilizzato l'Unitree G1, un robot umanoide alto 1,20 metri e pesante circa 35 chilogrammi, il cui prezzo è di 16.000 dollari. Il G1 ha 23 gradi di libertà e può raggiungere fino a 43 gradi di libertà nelle versioni avanzate, il che gli conferisce la flessibilità necessaria per movimenti complessi. Il repertorio del robot batterista comprende un'ampia gamma 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-batteria dell'Università di Oslo, dotato di un "polso" flessibile che, proprio come un polso umano, consente una presa più morbida sulle bacchette. Questo robot può ascoltarsi mentre suona la batteria e utilizza l'apprendimento per rinforzo per migliorare le proprie prestazioni. I ricercatori sostengono che gli esseri umani spesso usano il proprio corpo attraverso il movimento per aggiungere un'espressione speciale al modo in cui suonano 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 le sequenze dei suoi movimenti corporei sono sincronizzate con la musica.

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

Il prossimo passo nello sviluppo è 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 reagire ai segnali musicali in tempo reale. Questo permetterebbe a Robot Drummer di "sentire" e reagire 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 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 specificamente progettato per l'uso in campo aperto, dove la semina naturale delle fragole si traduce in un prodotto finale ecologicamente sostenibile. Posizionato ai margini del campo, il robot utilizza una telecamera 3D per riconoscere autonomamente la struttura del campo e orientarsi verso la prima fila di piante. Una volta lì, ulteriori 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: due pinze raccolgono i frutti maturi dalle piante sottostanti il ​​robot. Come un essere umano, le dita della pinza avvolgono la fragola e la staccano dalla pianta con un movimento rotatorio. Il braccio robotico, insieme alla pinza, si sposta quindi rapidamente verso la cassa superiore e vi deposita 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 una risorsa preziosa 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 lavorare 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 la frutta insieme agli esseri umani, consentendo una perfetta integrazione in un ambiente di produzione.

Il sistema è stato sviluppato in collaborazione 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. Jan van Leeuwen, responsabile dell'azienda agricola di Glantz, è lieto di partecipare al progetto, data la crescente pressione economica, poiché i costi di manodopera rappresentano circa il 60% dei costi di produzione.

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 la sua progettazione specifica 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, consentendo alle aziende agricole nazionali di competere con le importazioni grazie a una produzione più efficiente.

Secondo gli sviluppatori, la tecnologia non è pensata per sostituire i lavoratori umani, ma piuttosto per supportarli e alleggerirne il carico di lavoro. 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 la cooperazione tra esseri umani e macchine?

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 barriere di sicurezza, 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. Nell'automazione completa, esseri umani e robot lavorano in aree di lavoro separate, separate spazialmente da una recinzione di sicurezza. Nella coesistenza, questa recinzione di sicurezza viene rimossa, ma esseri umani e robot continuano a lavorare separatamente nelle rispettive aree di lavoro.

Nel lavoro cooperativo, esseri umani e robot condividono uno spazio di lavoro comune e lavorano in sequenza, uno dopo l'altro, 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 lavorano tipicamente insieme contemporaneamente.

I cobot utilizzano sensori, telecamere e intelligenza artificiale per controllare i propri movimenti e garantire che non feriscano le persone. Possono aiutare a svolgere compiti ripetitivi, faticosi e precisi, consentendo ai dipendenti umani di concentrarsi su attività più complesse e creative. In sostanza, i cobot possono svolgere molti lavori diversi, come afferrare, sollevare e posizionare componenti, assemblare, saldare, incollare, forare, fresare, rettificare e lucidare.

Un esempio particolarmente interessante di applicazione pratica è quello del Gruppo LAT, un'azienda attiva in tutti gli aspetti delle infrastrutture ferroviarie, dalla sicurezza all'alimentazione elettrica ferroviaria, fino al trasporto pubblico. L'azienda impiega un cane robot dotato di sensori, denominato Spot, che identifica autonomamente i cavi danneggiati, ad esempio nelle gallerie della metropolitana. Con un utilizzo diffuso, questo 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 i robot collaborativi saranno utilizzati anche al di fuori delle fabbriche entro i prossimi dieci anni: "Li troveremo nei cantieri edili e in altri ambiti applicativi. Nella manutenzione stradale e in agricoltura, esistono già prodotti che lavorano in modo collaborativo o almeno si guidano automaticamente".

Il progetto CONCERT sta sviluppando un nuovo tipo di robot collaborativo in grado di lavorare in sicurezza a fianco degli operatori umani. Questi robot saranno dotati di maggiore robustezza rispetto agli esseri umani, capacità autonome e intelligenza collaborativa. La collaborazione tra robot e utente sarà facilitata da 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 circostante. La teleoperazione svolgerà un ruolo particolarmente importante nello svolgimento di attività edilizie ad alto rischio, come l'applicazione di prodotti chimici, garantendo al contempo la sicurezza dell'operatore.

Tradizionalmente, i robot sono stati visti come sostituti dei lavoratori umani. Tuttavia, i cobot adottano un approccio diverso, concentrandosi sulla collaborazione. Questi robot sono progettati per lavorare a fianco degli esseri umani, supportandoli 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 dipendenti di concentrarsi su compiti più complessi che richiedono creatività, empatia e capacità decisionale. Questo apre le porte alla ridefinizione dei ruoli lavorativi e al passaggio a un lavoro più orientato al valore.

Uno dei vantaggi più significativi 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. Questo consente agli esseri umani di concentrarsi su compiti che richiedono creatività e intelligenza, aumentando così la produttività complessiva del team.

L'obiettivo della collaborazione uomo-robot è combinare i punti di forza umani – destrezza, flessibilità e adattabilità – con i punti di forza dei robot – potenza e resistenza – per creare processi flessibili e produttivi. Per garantire la sicurezza, i robot collaborativi sono dotati di sensori interni che rilevano le collisioni, arrestano il robot ed eliminano così i rischi 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 competere con 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, prendono decisioni e interagiscono con l'ambiente circostante. L'uso delle tecnologie di intelligenza artificiale nella robotica è in costante aumento, aprendo possibilità completamente nuove per macchine autonome e intelligenti.

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

Particolarmente impressionante è lo sviluppo dell'intelligenza artificiale generativa, che consente ai robot di apprendere attraverso l'addestramento e di creare qualcosa di nuovo a partire da tale apprendimento. I produttori di robot stanno sviluppando interfacce basate sull'intelligenza artificiale generativa per rendere la programmazione dei robot più intuitiva: gli utenti programmano con il linguaggio naturale anziché con il codice. Questo elimina la necessità per i lavoratori di possedere competenze di programmazione specializzate per selezionare e personalizzare le azioni desiderate dal robot.

Un altro esempio è l'intelligenza artificiale predittiva, che analizza i dati sulle prestazioni dei robot per determinare le condizioni future delle apparecchiature. La manutenzione predittiva consente ai produttori di risparmiare sui costi di fermo macchina. Nel settore delle forniture automobilistiche, si stima che ogni ora di fermo macchina non pianificato costi 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 cruciale che offre ai robot la capacità di interpretare e comprendere le informazioni visive provenienti da immagini o video. Utilizzando algoritmi di intelligenza artificiale, i robot possono riconoscere, 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 metodi innovativi per l'apprendimento collaborativo, consentendo ai robot di diverse aziende in sedi diverse di apprendere gli uni dagli altri. Attraverso il cosiddetto apprendimento federato, i dati di addestramento provenienti da più stazioni, fabbriche o persino aziende possono essere utilizzati senza richiedere ai partecipanti di rivelare dati aziendali sensibili.

Per l'addestramento del progetto FLAIROP, non è stato effettuato alcuno scambio di dati come immagini o punti di presa; al contrario, solo i parametri locali delle reti neurali – conoscenze altamente astratte – sono stati trasferiti a un server centrale. Lì, i pesi di tutte le stazioni sono stati raccolti e combinati utilizzando vari algoritmi. La versione migliorata è stata quindi distribuita nuovamente alle stazioni 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, consentendo ai robot di addestrarsi in tali ambienti virtuali. L'esperienza acquisita in questo modo sostituisce la programmazione tradizionale.

L'intelligenza artificiale analitica consente l'elaborazione e l'analisi di grandi quantità di dati raccolti dai sensori dei robot. Questo aiuta a reagire a situazioni impreviste 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 (NLP) consente ai robot di comprendere, interpretare e rispondere al linguaggio naturale. I modelli di intelligenza artificiale vengono utilizzati per analizzare l'input vocale dell'utente, rispondere a domande, condurre dialoghi e generare testo. L'NLP consente l'interazione con i robot tramite linguaggio parlato o scritto.

L'apprendimento per rinforzo è una forma di apprendimento automatico in cui un robot viene premiato con un rinforzo positivo per aver eseguito un'azione specifica e penalizzato con un rinforzo negativo per aver eseguito un'azione indesiderata. Il robot impara attraverso tentativi ed errori a scegliere le azioni ottimali in situazioni specifiche, addestrando così movimenti complessi o la navigazione in ambienti dinamici.

Gli algoritmi di apprendimento automatico possono anche essere utilizzati per analizzare i dati provenienti da più robot che operano simultaneamente e per ottimizzare i processi sulla base di questa analisi. 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 settori più dinamici dell'industria robotica. Il mercato globale dell'AMR è stato stimato in 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 al dettaglio omnicanale ha spinto significativamente l'utilizzo di sistemi di stoccaggio e prelievo automatici (AS/RS) 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 (CAGR) del 14,4%. Questo incremento stimola direttamente la domanda di sistemi di stoccaggio e prelievo automatici (AS/RS) nei settori dell'immagazzinamento e della logistica.

La navigazione autonoma consente la massima flessibilità nella pianificazione e mappatura dei percorsi nella robotica mobile. Utilizzando il gestore della flotta, le aziende possono monitorare il trasporto autonomo dei materiali e analizzare i dati di produzione raccolti. I sistemi AMR sono disponibili in un'ampia varietà di configurazioni, come carrelli trasportatori, versioni per camere bianche, modelli ESD e con sovrastrutture personalizzate e sistemi supplementari.

Il robot è 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. La sua funzione di sollevamento integrata consente un flusso di materiali flessibile senza richiedere modifiche all'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, integrandosi perfettamente con i 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, che si distingue per la sua facilità d'uso e l'elevata flessibilità. Grazie a un concetto di trasferimento con tavolo elevatore attivo, sorgenti e dissipatori possono essere implementati come stazioni passive, semplificando notevolmente l'implementazione e la scalabilità, anche in sistemi esistenti.

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 avanzate, 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 a capacità di ricarica più rapide, migliorando così la praticità e l'efficienza delle implementazioni 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 ostacoli imprevisti se lo 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 continuerà a crescere 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 avrà la robotica sul mercato del lavoro?

L'impatto della robotica sul mercato del lavoro è più complesso di quanto inizialmente ipotizzato e si discosta notevolmente dalle fosche previsioni prevalenti qualche anno fa. Uno studio approfondito condotto da ricercatori dell'Istituto per la Ricerca sull'Occupazione, 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 di robot, ciò non è dovuto a licenziamenti, ma piuttosto a un minor numero di giovani assunti.

Allo stesso tempo, nel settore dei servizi sono stati creati altrettanti nuovi posti di lavoro, tanto che il numero complessivo di posti di lavoro è rimasto pressoché invariato. Ciò è in netto contrasto con quanto accade negli 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 dell'industria statunitense, in rapporto al numero di dipendenti.

In Germania, i sindacati svolgono un ruolo cruciale in questo. Sono riusciti a preservare i posti di lavoro nell'industria, ma allo stesso tempo hanno avuto poca influenza per garantire salari più alti ai lavoratori meno qualificati. Un'ampia percentuale di dipendenti guadagna meno a causa dell'automazione. I più colpiti sono i lavoratori con qualifiche medie, come gli operai specializzati, le cui mansioni comportano un ampio utilizzo di robot.

I principali beneficiari sono individui altamente qualificati e le aziende che sono riuscite a tradurre l'aumento della produttività in maggiori profitti. Questo risultato è confermato dal Centro per la Ricerca Economica Europea di Mannheim, che ha scoperto in uno studio che, sebbene l'uso delle tecnologie di automazione comporti generalmente la perdita di posti di lavoro, vengono contemporaneamente creati nuovi posti di lavoro per compensare la perdita.

I ricercatori dello ZEW (Centro per la Ricerca Economica Europea) 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%. Anche l'industria elettronica e quella automobilistica mostrano sviluppi positivi, con una crescita del 3,2%. In altri settori manifatturieri, l'aumento occupazionale calcolato è ancora più elevato, attestandosi al 4%.

La situazione è critica, tuttavia, 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. In un sondaggio condotto da Automatica Trendindex, il 75% degli intervistati si aspetta che la robotica offra una soluzione. La stragrande maggioranza dei lavoratori in Germania ritiene che i robot nelle fabbriche garantiranno 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 in Germania.

L'indice di tendenza mostra indici di gradimento particolarmente elevati per quanto riguarda la questione se la robotica e l'automazione miglioreranno il futuro del lavoro: la stragrande maggioranza desidera delegare ai robot compiti sporchi, noiosi e pericolosi in fabbrica. L'85% ritiene che i robot ridurranno il rischio di infortuni durante le 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 ciò ha portato 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 frequentemente anche in altri settori, come il commercio al dettaglio e la sanità.

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

Terry Gregory dell'IZA Institute of Labour Economics non crede che i robot sostituiranno completamente gli esseri umani in molte professioni. Sostiene che i computer creano più posti di lavoro di quanti ne distruggano. Tuttavia, tutti concordano su una cosa: il lavoro cambierà. Alcuni lavori scompariranno, i robot diventeranno colleghi e potremo dimenticarci di stare seduti alla stessa scrivania per quarant'anni.

L'Istituto per la Ricerca sull'Occupazione presume che il numero di nuovi posti di lavoro creati sarà pari a quello perso. Gli esperti dell'Istituto per la Ricerca Economica di Colonia prevedono che 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 concezione tradizionale delle macchine industriali. I robot mobili sono intrinsecamente sostenibili e offrono soluzioni ecocompatibili che stanno rivoluzionando 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 utilizzando batterie ricaricabili e algoritmi di movimento efficienti. Rispetto al lavoro manuale tradizionale o ai sistemi di automazione fissi, consumano meno energia e contribuiscono quindi 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 la necessità di materiali in eccesso, contribuendo così alla conservazione complessiva 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 che vengono sprecati meno materiali come adesivi o vernici.

I robot mobili operano in modo silenzioso ed emettono quantità minime di inquinanti, il che li rende un'alternativa ecologica alle macchine industriali convenzionali. I loro sistemi di azionamento elettrico producono meno emissioni, contribuendo così 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. Offrono la precisione necessaria 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. In linea con l'Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 9, lo sviluppo di infrastrutture resilienti e la promozione dell'industrializzazione sostenibile, i robot usati o noleggiati rappresentano un punto di ingresso conveniente nell'automazione. Inoltre, il riutilizzo dei robot è ecologico.

I robot aumentano anche l'efficienza produttiva, riducendo gli sprechi e, di conseguenza, la sostenibilità. Tuttavia, gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite affrontano 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 sottolineare 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 per ridurre il consumo energetico dei suoi robot. Un design snello ma robusto è un obiettivo fondamentale nello sviluppo di nuovi prodotti. Riducendo il consumo energetico dei robot, si riducono le emissioni di CO₂ durante la produzione e si abbassano 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 un'economia circolare.

I robot forniscono inoltre servizi preziosi nel monitoraggio ambientale e nei soccorsi in caso di calamità, esplorando ambienti pericolosi e raccogliendo dati vitali. 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 di elettricità. Nel complesso, sta diventando chiaro che la robotica può svolgere un ruolo fondamentale per il riciclo dei materiali, l'efficienza delle risorse e il raggiungimento 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" costituisce la base per i 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 incompleta e riguarda principalmente i produttori di robot industriali e cobot.

La seconda parte, 10218-2, riguarda macchine e sistemi completi con robot integrati ed è rilevante per chiunque integri robot industriali in una soluzione completa, come i costruttori di macchine o gli integratori di sistemi. Entrambe le parti, in quanto norme armonizzate, 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 strettamente necessario per due terzi del mondo. Ciononostante, tutti i produttori di robot e molti integratori desiderano 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 operativi 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 statunitense sulle infrastrutture critiche, stanno avendo un impatto sulla norma ISO 10218-1. La minaccia di un attacco alla sicurezza informatica è un fattore determinante nello sviluppo dello standard.

Per la collaborazione uomo-robot, quattro principi fondamentali di sicurezza 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 attraverso misure di sicurezza.

Per garantire che la sicurezza delle persone non venga messa a repentaglio in caso di guasto del sistema, è necessario che le misure di controllo per il rispetto dei valori limite siano implementate utilizzando tecnologie sicure. Il termine "tecnologia sicura" è descritto nella norma EN ISO 13849-1 mediante categorie e livelli di prestazione, che devono essere applicati a tutti i componenti di sicurezza.

Nella norma sulla sicurezza dei robot EN ISO 10218-1, la categoria per le funzioni di sicurezza del controllore del robot è impostata su "3" e il livello di prestazione su "d", a meno che la valutazione del rischio non indichi un valore superiore o inferiore. Sulla base della valutazione del rischio, vengono determinati i requisiti di sicurezza e salute 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, oppure ne sono un'adozione diretta, l'adesione a queste norme nella progettazione dei robot e delle applicazioni offre il vantaggio di poter offrire soluzioni conformi anche oltre i confini europei.

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

Secondo l'Istituto tedesco di assicurazione contro gli infortuni sul lavoro per l'industria del legno e dei metalli (BGHM), oltre tre quarti di tutti gli infortuni gravi sul lavoro che coinvolgono robot industriali si verificano, ad esempio, durante la risoluzione dei problemi. Questi incidenti sono solitamente preceduti da un'interruzione della produzione, come componenti inceppati o sensori sporchi. A volte i dipendenti tentano di accedere alla zona di pericolo prima che il sistema sia stato correttamente spento per risolvere il problema.

Nel frattempo, sistemi di telecamere ad alte prestazioni in grado di limitare i movimenti dei robot creano spazi di lavoro sicuri, proteggendo i dipendenti da incidenti nei momenti cruciali. Inoltre, la tecnologia di sicurezza dei sistemi robotici è in continuo miglioramento. La diagnostica remota è già utilizzata con successo.

Le normative e i regolamenti vengono costantemente adattati all'evoluzione delle tecnologie. Per garantire un funzionamento sicuro, i robot collaborativi sono dotati di sensori interni che rilevano le collisioni, arrestano il robot ed eliminano così i pericoli per gli esseri umani. Questo è un prerequisito affinché i robot possano essere estratti dai loro alloggiamenti e lavorare a stretto contatto con gli esseri umani, senza barriere di sicurezza.

Quali tendenze future plasmeranno lo sviluppo della robotica fino al 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 superiore a 180 miliardi di dollari. Questa crescita è trainata 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 lotta alla carenza di manodopera. Il valore di mercato dei robot industriali installati ha raggiunto il massimo storico di 16,5 miliardi di dollari in tutto il mondo.

L'intelligenza artificiale si sta evolvendo in tre dimensioni: fisica, analitica e generativa. Si prevede che la tecnologia di simulazione robotica basata sull'intelligenza artificiale diventerà prevalente 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, consentendo ai robot di addestrarsi in tali contesti 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 consente l'elaborazione e l'analisi di grandi quantità di dati raccolti dai sensori dei robot. Questo aiuta a reagire a situazioni impreviste o condizioni mutevoli.

I robot umanoidi stanno attirando una notevole attenzione mediatica e sono destinati a diventare strumenti multiuso in grado di caricare autonomamente le lavastoviglie e di lavorare altrove sulle linee di montaggio. Gli esperti prevedono che entro il 2050 saranno in uso 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 specificamente progettati 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 stanno emergendo grazie all'evoluzione delle preferenze dei consumatori e alle tendenze sociali, che stanno 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 manodopera umana disponibile. Il 75% degli intervistati in Germania si aspetta che la robotica offra una soluzione alla carenza di lavoratori qualificati.

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. Si prevede che il segmento industriale e commerciale consoliderà la sua posizione dominante e registrerà una crescita significativa 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 chiave 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 tasso di crescita annuo composto (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 le vendite di robot industriali e logistici raggiungeranno gli 80 miliardi di dollari entro il 2030, mentre la quota di mercato dei robot per servizi professionali dovrebbe raggiungere i 170 miliardi di dollari. Questa crescita è accelerata dalle mutevoli preferenze dei consumatori e dalle tendenze sociali che stanno alimentando la domanda di soluzioni robotiche avanzate.

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