Mani di presa per robot, come avere un controllo aptico simile a quello umano

Un elemento fondamentale per i robot sono le mani di presa. Infatti, non solo devono permettere ai robot stessi di “sentire” ciò che stanno toccando (rilevamento tattile), ma devono anche consentirgli di percepire la posizione delle dita (propriocezione). Per ottenere indicazioni sulle caratteristiche degli oggetti da manipolare, gli esseri umani usano varie “procedure esplorative”. Allo stesso modo, per dotare anche i robot di una percezione aptica simile a quella umana, sono disponibili diversi tipi di mani di presa.

I due più diffusi nel settore del packaging sono le ganasce e le ventose. Nel primo caso, le ganasce sono realizzate in acciaio inossidabile. Ciò significa poter operare con cibi freschi sulle linee di lavorazione e confezionamento. Una mano di presa robotica come questa può essere impiegata per trasportare qualcosa di piccolo (come un cetriolino) su qualcosa di grande come un sandwich o un pezzo di carne, a seconda della capacità di carico utile.

Le mani di presa robotiche che utilizzano ventose per afferrare superfici piane o più oggetti contemporaneamente sono invece impiegate in molte delle aree di pallettizzazione e confezionamento. Possono movimentare casse, scatole, lattine, bottiglie e persino interi pallet. Ancora una volta, la tipologia e la quantità trattenuta è determinata dalla capacità di carico utile del robot operativo.

Possono operare a tutte le temperature

Le ganasce robotiche che devono manipolare gli alimenti devono essere rivestite e progettate per funzionare a diversi livelli di temperatura (molti modelli sono in grado di operare in ambienti refrigerati o congelati). Devono poi anche poter gestire superfici irregolari e danneggiabili, motivo per cui è importante che siano programmate per adeguarsi, con una certa tolleranza, al tipo di materiale (sono dette ganasce adattative) e alla sua forma anche senza avere una conoscenza preliminare dell’oggetto.

La capacità di un robot di acquisire una conoscenza tattile significativa su un oggetto in azioni di breve durata (come afferrarlo per trasportarlo) può aumentare la praticità del rilevamento tattile quando il tempo e le capacità computazionali o hardware sono limitate.

Molte opzioni, ma solo per attività specifiche

I progressi nelle mani di presa per robot offrono vantaggi notevoli per la trasformazione alimentare e le aziende di confezionamento in termini di precisione, prestazioni e produttività. Le aziende possono utilizzare tali strumenti per la raccolta, il posizionamento o l’imballaggio di oggetti. Questi possono essere alimenti trasformati, come biscotti, o prodotti crudi, come ad esempio le patate che sono di forma irregolare.

Oltre alla loro struttura fisica, le mani di presa si differenziano per il modo in cui vengono alimentate: possono essere idrauliche, pneumatiche o elettriche.
Nonostante l’ampio numero di ganasce disponibili sul mercato, i robot incontrano ancora però molte difficoltà a svolgere attività diverse. Questo perché tipicamente le mani di presa industriali sono state progettate per svolgere uno specifico compito e ciò non le rende particolarmente versatili.

Un tocco delicato

Una delle attività più difficili per un robot è sempre stata maneggiare oggetti fragili con una forza adeguata. Per esempio, un robot che confeziona delle mele deve tenerle abbastanza saldamente in modo che non scivolino dalla sua presa, ma deve anche essere abbastanza delicato affinché i frutti non siano schiacciati o ammaccati. Un’altra sfida per le mani di presa di un robot è la capacità di adattarsi a ciò che sentono, una cosa che viene naturale agli esseri umani. Le aziende cercano di ovviare a questo problema espandendo le applicazioni dei robot in ambienti in cui vengono posizionati e imballati prodotti fragili.

La robotica morbida è un sottocampo della robotica, che coinvolge robot realizzati con materiali particolari, simili agli organismi viventi, che si tratti dei tentacoli di una piovra o delle dita di una mano umana.
Un altro ostacolo storico per le mani di presa di un robot è la destrezza. Molti modelli tradizionali hanno due o tre dita, realizzate in materiale rigido. Sebbene possano risultare efficaci per la raccolta e il posizionamento dei prodotti, alcuni alimenti crudi (come per esempio i broccoli, che hanno una forma molto irregolare) possono rappresentare ancora un serio problema perché sono difficili da afferrare.

Per consentire ai robot di completare attività che richiedono maggiore destrezza, è stata sviluppata una tecnologia che permette di avere un comportamento che assomiglia molto a quello della mano umana. Un esempio è la RBO Hand 2, una mano con cinque dita di silicone, che è stata progettata dai ricercatori dell’Università Tecnica di Berlino. Le dita di questa mano sono controllate tramite aria pressurizzata, che le fa arricciare e raddrizzare durante l’esecuzione di un determinato compito. Il design consente di creare geometrie complesse e di adattarsi meccanicamente alla forma di un oggetto con una bassa energia di impatto.

I recenti sviluppi in termini di tecnologie e sensori, nonché la scienza dei materiali, hanno reso le mani di presa per robot li più affidabili, più veloci, più sicure e più robusti. Questi sviluppi hanno aperto le porte a nuove ricerche sull’impiego di nuovi materiali e design, nonché sull’incorporazione di nuove tecnologie. Una delle tecnologie che più ha permesso l’aumento di efficienza ed efficacia delle mani di presa per robot è quella dei micromotori DC brushless. Questi, con un diametro da 16 mm e una coppia continua fino a 3,9 mNm, consentono un preciso controllo della posizione e della forza delle singole “dita”.

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