I cobot sono pronti a plasmare un’industria “più umana e interconnessa”: la robotica collaborativa di prossima generazione e le sfide della ricerca

Secondo gli scienziati, la robotica collaborativa plasmerà l’industria del futuro, potenziando la forza lavoro e guidando una trasformazione sostanziale verso processi di produzione data-driven, sostenibili e incentrati sull’uomo.

In effetti, il mercato globale dei cobot ha superato il miliardo di dollari già nel 2023, e si prevede che continuerà ed ampliare la sua portata, anche grazie ad applicazioni sempre più flessibili e semplici da gestire che permettono di utilizzare i robot collaborativi anche in contesti produttivi di piccole e medie dimensioni.

Nel frattempo la ricerca, che si era perlopiù concentrata sulle possibili applicazioni di questa tecnologia, ha iniziato a interrogarsi su aspetti che saranno cruciali per una reale integrazione uomo-macchina in ambito industriale, come la sicurezza e l’interazione tra uomo e cobot.

Robot collaborativi, un mercato in espansione

Nella sua elaborazione iniziale, il concetto di robot collaborativo era quello di un meccanismo passivo operato e supervisionato da un umano. La visione degli anni Novanta trova la sua migliore espressione nelle parole di J. Edward Colgate e Michael Peshkin, considerati gli inventori dei cobot: come si legge nel loro studio del 1996, “i cobot sono intrinsecamente passivi” – e lo sono, essenzialmente, per garantire la sicurezza dei lavoratori chiamati a collaborare con loro. I cobot, infatti, condividono lo spazio di lavoro con gli operatori umani.

Da allora, le “macchine a vincolo programmabile” hanno preso centinaia di forme diverse, assumendo un ruolo centrale soprattutto in ambito industriale. Nelle fabbriche di oggi, i cobot assistono gli umani nei compiti più vari: dalle operazioni di assemblaggio e verniciatura in catena di montaggio alla raccolta di fragole in serra, dal controllo qualità in fabbrica alla chirurgia di precisione non invasiva. I settori più coinvolti nel periodo 2017-2022, comunque, sono stati quello automobilistico ed elettronico, che hanno rappresentato oltre il 60% delle nuove installazioni globali.

Per farsi un’idea delle dimensioni del fenomeno, basti pensare che nel 2023 il mercato globale dei robot collaborativi ha superato il miliardo di dollari di ricavi, e secondo i dati di Interact Analysis continuerà a crescere di oltre il 20% ogni anno almeno fino al 2028.

Oltre la metà dei cobot vengono prodotti tra Cina, Corea del Sud e Giappone: in base a un’indagine della Federazione Internazionale di Robotica (IFR), con sede in Germania a Francoforte sul Meno; i 52 modelli prodotti in Cina rappresentano da soli il 26,4 per cento della valutazione globale. Stati Uniti, Svizzera e Danimarca, sommate insieme, contano per il 29,5 per cento del totale. Italia, Regno Unito, Francia, Canada e India per il 17,5 per cento.

I cobot nell’industria per processi più umani e interconnessi

C’è una differenza sostanziale tra i robot tradizionali e i cobot: mentre i primi erano progettati per lavorare in maniera autonoma ed erano quasi sempre protetti da barriere, i robot collaborativi sono concepiti per interagire fisicamente con gli esseri umani all’interno dello spazio di lavoro. I cobot non devono sostituire i lavoratori, ma collaborare con loro.

Nella definizione di Colgate e Peshkin, un cobot è un “dispositivo robotico che manipola oggetti in collaborazione con un operatore umano” – un concetto che nelle sue applicazioni concrete ha assunto forme, misure e funzioni molto variegate. Negli stabilimenti di Fiat Chrysler Automobiles, per esempio, i robot collaborativi assistono gli operai nella saldatura e nell’assemblaggio delle componenti, nei magazzini di Amazon trasportano i prodotti agli operatori umani e nei campi coltivati si occupano di semina e raccolta.

Ma i robot collaborativi sono utilizzati con successo anche in laboratorio e in sala chirurgica, nelle miniere e nei cantieri edili, dove hanno già preso la forma di esoscheletri indossabili pensati per minimizzare lo sforzo fisico dei lavoratori (una sorta di estensione del concetto di cobot).

La robotica, già citata tra i nove pilastri dell’Industria 4.0, guiderà quindi la transizione verso nuovi processi industriali, caratterizzati dalla cooperazione tra macchine ed esseri umani. La prossima rivoluzione industriale si focalizza sul raggiungimento di un “paesaggio industriale più umano e interconnesso”: come si legge in uno studio pubblicato quest’anno su Journal of Robotics, l’Industria 5.0 punta a “reintegrare i lavoratori umani nel processo di produzione” mettendogli a disposizione tecnologie avanzate come la robotica, l’IA, l’Internet of Things e l’analisi dei big data.

L’Industria 5.0 e il futuro della ricerca

I robot collaborativi sono un elemento centrale della nuova rivoluzione industriale, poiché incarnano a perfezione i principi cardine dell’Industria 5.0, cioè centralità dell’uomo, flessibilità, efficienza e sostenibilità. L’Industria 5.0 richiede un’evoluzione del ruolo umano all’interno dei sistemi produttivi, poiché questi saranno basati su ambienti di lavoro intelligenti, interconnessi e condivisi con robot collaborativi. Come si legge nello studio di Md. Mijanur Rahman e colleghi,

“Gli sviluppi futuri potrebbero prevedere l’integrazione di algoritmi avanzati di intelligenza artificiale, sensori più sofisticati e interfacce uomo-robot migliorate per potenziare le capacità dei Cobot.”

La ricerca sui cobot e sulla loro implementazione nell’industria dovrà concentrarsi su alcune sfide già chiare: innanzitutto, le strategie di integrazione dei robot collaborativi dovrebbero considerare gli aspetti legati alla sicurezza e dare una maggiore rilevanza alle applicazioni nelle piccole e medie imprese, che costituiscono una parte significativa delle industrie e possono mostrare “sfide e vincoli unici nell’adozione della cobotica”.

Inoltre, spiegano i ricercatori, manca ancora una guida completa per affrontare questioni etiche e legali come la responsabilità, la privacy dei dati e l’uso etico dell’IA nei sistemi cobotici. È quindi il momento di acquisire una prospettiva realmente interdisciplinare, che combini robotica, automazione, interazione uomo-computer e ingegneria industriale ma che sia in grado di considerare anche gli aspetti etici e legati alla comunicazione tra uomo e robot. Accogliendo queste implicazioni, concludono i ricercatori, il settore della cobotica “è pronto a plasmare il futuro delle industrie di tutto il mondo”.

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