{"id":20655,"date":"2020-08-12T16:26:39","date_gmt":"2020-08-12T14:26:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/?p=20655"},"modified":"2025-04-18T14:47:35","modified_gmt":"2025-04-18T12:47:35","slug":"utilizzo-del-braccio-collaborativo-franka-research-3-per-garantire-la-sicurezza-dei-falegnami","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.generationrobots.com\/blog\/it\/utilizzo-del-braccio-collaborativo-franka-research-3-per-garantire-la-sicurezza-dei-falegnami\/","title":{"rendered":"Utilizzo del braccio collaborativo Franka Research 3 per garantire la sicurezza dei falegnami"},"content":{"rendered":"\t\t
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Il braccio Panda \u00e8 la versione V1 del braccio Franka Research 3 (FR3), sviluppato dal progettista tedesco FRANKA EMIKA.<\/strong><\/p>

Il seguente articolo ripercorre le fasi di un esperimento condotto dal centro di ricerca INRIA Bordeaux \u2013 Sud-Ouest<\/strong>, partner di lunga data dell\u2019azienda G\u00e9n\u00e9ration Robots<\/strong>. Nell\u2019esperimento descritto in seguito, i ricercatori dell\u2019INRIA hanno utilizzato un braccio collaborativo per assistere i falegnami durante la lavorazione del legno, con l\u2019obiettivo di ridurre (o addirittura eliminare) il rischio di incidenti.<\/p>

La pubblicazione frutto di questa esperienza ha vinto il premio come miglior articolo del 2020 nella categoria Automazione durante la conferenza ICRA 2020<\/strong>. L\u2019ICRA \u00e8 una conferenza internazionale dedicata alla robotica e all\u2019automazione. L\u2019edizione del 2020 ha riunito in modalit\u00e0 virtuale oltre 4.000 ricercatori da tutto il mondo (a causa della crisi sanitaria).<\/p>

Workshop, keynote e sessioni plenarie hanno permesso ai partecipanti di confrontarsi sulle nuove innovazioni in ambito robotico, in particolare nel contesto della lotta contro il coronavirus.<\/p>

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\"ICRA<\/figure>

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Garantire la sicurezza degli artigiani grazie alla robotica collaborativa<\/h2>

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Obiettivo: <\/strong>ridurre (o meglio eliminare) il rischio di incidenti per i falegnami durante l\u2019utilizzo di una sega circolare da banco nelle operazioni di taglio delle tavole.<\/p>

Metodo: <\/strong>assistere l\u2019artigiano con un terzo braccio, robotico e autonomo, il cui unico compito \u00e8 garantire la sua sicurezza.<\/p>

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Carpenteria, un’attivit\u00e0 ad alto rischio<\/h2>

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Motivo della scelta di questa attivit\u00e0:<\/strong> la lavorazione del legno \u00e8 stata scelta come mansione pilota di questo progetto per la sua importanza nella carpenteria, ma anche per la gravit\u00e0 degli incidenti che comporta.<\/p>

L\u2019IRIS-ST (Istituto francese per la Ricerca e l\u2019Innovazione sulla Salute e la Sicurezza sul Lavoro) ha registrato 5.118 infortuni tra 61.764 falegnami e carpentieri<\/strong> nel solo anno 2016.<\/p>

Il 27%<\/strong> di questi incidenti ha riguardato l’uso di attrezzatura.<\/p>

Secondo un altro studio condotto su 1.200 apprendisti carpentieri, l\u201980%<\/strong> di loro aveva gi\u00e0 assistito ad almeno un incidente sul luogo di lavoro (J. Hester et al.).<\/p>

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Riflessione sulla robotizzazione dei compiti d’utilizzo del legno per ridurre il rischio di incidenti<\/h2>

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Oggi esistono soluzioni industriali automatizzate<\/strong> per numerose operazioni di lavorazione, come la metallurgia o la produzione di componenti elettronici. Tuttavia, queste soluzioni risultano inadeguate alla lavorazione del legno<\/strong>, che richiede prima di tutto flessibilit\u00e0, adattabilit\u00e0 e delicatezza.<\/p>

Inoltre, tali soluzioni risultano troppo costose<\/strong> per le piccole imprese.<\/p>

Pertanto, i robot collaborativi si presentano come una soluzione interessante<\/strong>: meno costosi, versatili, e in grado di preservare il know-how artigianale.<\/p>

Sono state anche valutate soluzioni alternative al posto del braccio robotico collaborativo per assistere gli artigiani del legno e migliorare la loro sicurezza. \u00c8 il caso, ad esempio, di un esoscheletro<\/strong>, pensato per aumentare la forza fisica dell\u2019artigiano, riducendo di conseguenza i rischi di incidente legati alla fatica o a spinte eccessive.<\/p>

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Svolgimento dell\u2019esperimento sull’impiego di un braccio collaborativo nelle operazioni di taglio delle tavole<\/h2>

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Nell’esperimento illustrato in seguito, il braccio robotico utilizzato \u00e8 il robot Panda<\/a><\/strong>, prodotto dall\u2019azienda tedesca FRANKA EMIKA<\/strong> e distribuito in Francia da G\u00e9n\u00e9ration Robots.<\/p>

Panda \u00e8 un braccio robotico di alta qualit\u00e0 costruttiva, dotato di 7 gradi di libert\u00e0 e compatibile con ROS<\/strong>.<\/p>

\u00c8 dotato di sensori di coppia su ciascun asse<\/strong>, che gli attribuiscono un\u2019elevata compliance (capacit\u00e0 di adattarsi alle forze esterne), una caratteristica particolarmente richiesta in questo contesto applicativo.<\/p>

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\"Bras<\/figure>

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Inoltre, essendo accessibile dal punto di vista economico rispetto ad altri bracci collaborativi simili, le sue specifiche tecniche erano perfettamente adatte a questo esperimento.<\/p>

Sei alla ricerca di un braccio robotico per il tuo progetto? ti invitiamo a consultare il nostro articolo \u00ab\u00a0I fattori da considerare prima dell\u2019acquisto di un braccio robotico\u00a0\u00bb<\/a>, che ti aiuter\u00e0 nella tua scelta.<\/p>

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La missione del braccio robotico collaborativo<\/h3>

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Gli incidenti<\/strong> durante la lavorazione del legno hanno luogo principalmente quando la lama della sega incontra un nodo nel legno<\/strong>. Ci\u00f2 che provoca un cambiamento improvviso nei parametri di spinta (velocit\u00e0 o direzione), che sorprende l\u2019artigiano.<\/p>

Il braccio collaborativo funger\u00e0 da protezione per l’artigiano<\/strong>, permettendogli di continuare a tagliare le tavole facendole scivolare sulla superficie verso la sega circolare, ma il suo movimento sar\u00e0 accompagnato dal braccio robotico. Quest\u2019ultimo sar\u00e0 in grado di rilevare immediatamente un cambiamento di velocit\u00e0 o direzione della tavola e adeguare subito la forza di spinta per compensare tale variazione<\/strong>.<\/p>

Con questo sistema, l\u2019artigiano non dovrebbe pi\u00f9 incontrare improvvisi cambiamenti nella velocit\u00e0 di scorrimento della tavola, riducendo in tal modo il rischio di incidenti.<\/p>

Il vantaggio di questa soluzione \u00e8 che l\u2019uomo non viene sostituito dalla macchina, ma semplicemente assistito. L\u2019artigiano mantiene il controllo del taglio e resta in contatto con il materiale che sta lavorando.<\/p>

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Fase 1 dell’esperimentazione: creazione di un modello digitale<\/h3>

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Il team di ricerca ha iniziato creando un modello virtuale di una sega circolare montata su un banco da lavoro, controllata da un operatore umano<\/strong>. Questo modello digitale \u00e8 stato successivamente implementato in MatLab<\/strong>.<\/p>

In questa simulazione, possono essere modificati diversi parametri<\/strong>, come la forza di spinta, lo spessore della tavola, la presenza e la posizione dei nodi nel legno, la velocit\u00e0 di rotazione della sega…<\/p>

Grazie a questo modello virtuale, i ricercatori hanno potuto avviare e studiare simulazioni di situazioni potenzialmente pericolose per l\u2019artigiano, che potrebbero essere causa di incidenti.<\/p>

Questo modello consente di generare numerose simulazioni di lavorazione, che siano ottimali o potenzialmente pericolose.<\/p>

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Fase 2 dell’esperimentazione: riproduzione della simulazione nella realt\u00e0<\/h3>

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Costruzione del modello<\/h4>

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Per confermare le osservazioni fatte grazie alla simulazione<\/strong> sull’impatto di una variazione improvvisa della velocit\u00e0 di taglio, il team ha progettato un esperimento.<\/strong><\/p>

Per evitare qualsiasi incidente, il team dell\u2019INRIA Bordeaux \u2013 Sud-Ovest ha ritenuto opportuno creare una falsa tavola da taglio<\/strong> composta da un binario di guida montato su un banco, lungo il quale \u00e8 possibile far scivolare una tavola. Un braccio robotico Panda di FRANKA EMIKA completa l\u2019installazione<\/strong>.<\/p>

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\"Exp\u00e9rimentation<\/figure>

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Un sistema di contrappeso situato sotto il banco permette di regolare la velocit\u00e0 di scorrimento della tavola, al fine di riprodurre quella di una tavola da taglio.<\/p>

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Test concreti<\/h4>

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Il team di ricercatori ha chiesto a 3 persone diverse di simulare un taglio di tavola su questo modello. Ciascuna di esse ha eseguito 5 test, poi registrati e misurati. Prima di questi test, i 3 individui hanno avuto l\u2019opportunit\u00e0 di effettuare alcuni tentativi per abituarsi all\u2019installazione e ai movimenti da compiere.<\/p>

Durante i vari test, i ricercatori hanno simulato tagli su nodi, causando un brusco cambiamento di velocit\u00e0.<\/p>

Quando queste simulazioni di passaggio attraverso un nodo si sono prodotte per l’ultimo partecipante ai test, il braccio Panda ha applicato una forza verticale costante aggiuntiva verso il basso di 50N (il criterio di esecuzione era un tasso di variazione della velocit\u00e0 planare superiore a 20 m\/s\u00b2).<\/p>

I risultati sottostanti rappresentano i tre casi derivati dalla simulazione di un nodo nel legno:<\/p>

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\"Utilisation<\/figure>

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