The potentiality of the new technology of the cobots on the factory floor

This thesis has the aim to investigate how the new paradigms of Industry 4.0 are changing the current businesses of all the companies. After a first introduction to the reader of the background and the key aspects of Industry 4.0, the work has the purpose to dig deeper into one of six technologies 4.0: the Advanced Automation Technologies. In particular, the object on analysis will be the collaborative robots, a light weight machine able to work next to human operators without any risk of injuries. After a description of all its structural components, the principle of collaboration will be scope of the discussion, defining the safety requirements that the automated arms need to respect, and the counter-measures adopted to meet them. Furthermore, market analysis is performed in order to highlight how companies are approaching to the new technologies and the trend that will follow in next years, both in the world and in Italy. The current market offer is presented with the models sold by the main cobots’ providers of the global market. The features which distinguish them for peculiar applications prove that they can fit in various industries. In fact, a database which counts 98 applications of various companies has been created. Most representative success cases for every industry are presented, highlighting how a problem has been solved through cobots implementation and the main advantages derived. Besides them, the adoption of new technologies requires changes of the status-quo. It will be described how the workplace of the future will be, both in terms of physical transformation of the factory’s floor and in terms of human competences that becomes required. The factory’s floor needs to be revised, dismissing the fences that were used to cordon off old industrial machines and leaving the stage to the “human-friendly” coworker. As cobots will be fully integrated in the plant, the thesis wants to demystify the concern of complete substitution of human being in favor of high-tech operators. Actually, the human worker would benefit from their application since he can move to more inspiring and core activities, leaving the repetitive and heavy tasks to the machines. Finally, the thesis defines the directions to which cobots providers are going towards, from the wearable devices associated to the machines to the more advanced wearable robots called Exoskeleton.

Questa tesi ha lo scopo di indagare come i nuovi paradigmi di Industry 4.0 stanno cambiando le attuali attività di tutte le aziende. Dopo una prima introduzione al lettore del background e degli aspetti chiave di Industry 4.0, il lavoro ha lo scopo di approfondire una delle sei tecnologie 4.0: le tecnologie di automazione avanzate. In particolare, l'oggetto in analisi saranno i robot collaborativi, una macchina leggera in grado di lavorare accanto agli operatori umani senza alcun rischio di lesioni. Dopo una descrizione di tutte le sue componenti strutturali, il principio della collaborazione sarà l'ambito della discussione, definendo i requisiti di sicurezza che le braccia automatiche devono rispettare e le contromisure adottate per soddisfarle. Inoltre, un’analisi di mercato viene eseguita al fine di evidenziare come le aziende si stiano avvicinando alle nuove tecnologie e la tendenza che seguirà nei prossimi anni, sia nel mondo che in Italia. L'attuale offerta di mercato viene presentata con i modelli venduti dai principali fornitori di cobots del mercato globale. Le caratteristiche che li contraddistinguono per applicazioni particolari dimostrano che possono adattarsi a vari settori. Infatti, è stato creato un database che conta 98 applicazioni di varie aziende. Vengono presentati i casi di successo più rappresentativi per ogni settore, evidenziando come un problema sia stato risolto attraverso l'implementazione dei cobots e i principali vantaggi derivati. Oltre a questi, l'adozione di nuove tecnologie richiede cambiamenti dello status quo. Si descriverà come sarà il posto di lavoro del futuro, sia in termini di trasformazione fisica del pavimento della fabbrica, sia in termini di competenze umane che diventano necessarie. Il layout della fabbrica deve essere rivisto, congedando le recinzioni utilizzate per isolare vecchie macchine industriali e lasciare il palco al collaboratore "human-friendly". Poiché i cobots saranno completamente integrati nello stabilimento, la tesi vuole demistificare la preoccupazione di una completa sostituzione dell'essere umano a favore degli operatori high-tech. In realtà, il lavoratore umano trarrebbe beneficio dalla loro applicazione poiché può passare a attività più stimolanti e di maggior importanza, lasciando i compiti ripetitivi e pesanti alle macchine. Infine, la tesi definisce le direzioni verso cui i fornitori di cobots stanno andando, dai dispositivi indossabili associati alle macchine, fino ai più avanzati robot indossabili chiamati Esocheletri.