A methodology for flexible implementation of collaborative robots in smart manufacturing systems

Flexibility and easy programming are the trends that lead the research on dynamic and smart manufacturing systems nowadays. This happens because factories are more and more requested to produce small size batches, very often customized on customers' needs. The idea is to take advantage of collaborative robotics, with the aim of use the robots as other generic industrial tools, in order to introduce automation also in those production plants for which traditional one is not suitable. In this way, new production lines, in which humans and robots collaborate, can be established giving birth to a kind of industrial craftsmanship. The literature review identifies one of the main issues of Cobots exploitation in real industrial environments: the complex programming. For this reason, a pyramidal parametrized approach, their collaborative features of and an Interactive Refinement Programming procedure are exploited to overcome this limit and simplify the programming process, maintaining a high flexibility. The new aspects with respect to traditional automation are the spread of knowledge and responsibilities among different figures inside the company and the fact that a preliminary robotic metalanguage, created by a robotic expert, is successively corrected by a non-expert to become a real running code. Everything is supported by an economic analysis -- useful to highlight the convenience limits of the approach -- and by a real case test performed in the Building Automation department of ABB in Vittuone (MI). Both economical and practical results show the feasibility and the positivity of the implementation methodology proposed, highlighting the improvements as regards the traditional automation and opening new future opportunities for collaborative robots.

Flessibilità e facilità di programmazione sono i trend che, al giorno d'oggi, guidano la ricerca relativa ai sistemi produttivi intelligenti e dinamici. Ciò è dovuto al fatto che alle aziende viene sempre più richiesto di produrre lotti di piccole dimensioni, e molto spesso personalizzati sulla base delle richieste del cliente. L'idea è quella di sfruttare la robotica collaborativa, con lo scopo di usare i robot come un qualsiasi altro generico strumento industriale, in modo da introdurre l'automazione anche negli impianti produttivi che non risultano tradizionalmente automatizzabili. In questo modo, possono essere costituite nuove linee di produzione, in cui uomini e robot collaborano, dando vita ad una sorta di artigianato industriale. L'analisi bibliografica identifica uno dei principali problemi dello sfruttamento dei Cobot negli ambienti industriali: la complessità di programmazione. Per questo motivo, un approccio piramidale parametrizzato, le capacità di collaborazione e una procedura di Programmazione a Perfezionamento Interattivo (IRP) vengono sfruttate per oltrepassare questo limite e semplificare il processo di programmazione, mantenendo un'alta flessibilità. I nuovi aspetti rispetto all'automazione tradizionale sono la divisione di conoscenze e responsabilità su diverse figure all'interno dell'azienda e il fatto che un metalinguaggio robotico preliminare, creato da un esperto, venga successivamente corretto da un non esperto per renderlo un programma funzionante. Il tutto è supportato da un'analisi economica -- utile per evidenziare i limiti di convenienza dell'approccio -- e da un test pratico su un caso reale -- svolto nel reparto Building Automation di ABB a Vittuone (MI). Sia i risultati economici che quelli pratici mostrano la fattibilità e la positività della metodologia di implementazione proposta, evidenziandone i miglioramenti rispetto all'automazione tradizionale e aprendo a nuove future opportunità per i robot collaborativi.