Flexible human-robot collaborative assembly : adaptation to errors

The industrial landscape is characterized by a continuous evolution that pushes companies to be more and more competitive: for this reason features like efficiency, flexibility and costs reduction have always been considered fundamental. Advances in the field of collaborative robotics give to companies (especially to Small and Medium enterprises (SMEs)) solutions that can be exploited inside the production environment to reach these objectives. One of these solutions is represented by the hybrid assembly cell, in which one or more human operators cooperate with one or more robots with the aim to create products through an assembly procedure. In this context, scheduling the activities inside a cell is necessary to reach these goals, because it allows to make smart use of available resources and to react in real time to unexpected events, modifying the schedule of the activities to adapt it to them. The main goal of this work is to obtain a flexible scheduling algorithm, able to react in real time to all possible problems that may occur during the various operations composing the assembly procedure. The obtained result is a comprehensive framework which tightly integrates a scheduling strategy with real-time workspace monitoring and error management. During error management procedures, we rely on the cognitive skills of human operator that is entrusted with leadership, enhancing the collaboration between humans and robots.

Il panorama industriale è caratterizzato da una continua evoluzione che spinge le aziende ad essere sempre più competitive: per questo motivo caratteristiche come efficienza, flessibilità e riduzione dei costi sono da sempre considerate fondamentali. Gli avanzamenti nel campo della robotica collaborativa forniscono alle aziende (specialmente alle Piccole e Medie Imprese) soluzioni che possono essere sfruttate all’interno dell’ambiente di produzione per il raggiungimento di questi obbiettivi. Una di queste soluzioni è rappresentata dalla cella di assemblaggio ibrida, in cui operatori umani e robot collaborano con l’obbiettivo di creare prodotti tramite una procedura di assemblaggio. In questo contesto, la schedulazione delle varie attività all’ interno della cella è essenziale per il raggiungimento degli obbiettivi, poiché permette di utilizzare al meglio le risorse a disposizione e di reagire ad eventi inaspettati in tempo reale, modificando la schedulazione delle attività in modo da adattarla ad essi. Scopo di questo lavoro è ottenere un algoritmo di scheduling flessibile, reattivo alle problematiche che possono manifestarsi durante l’esecuzione della procedura di assemblaggio. Il risultato ottenuto è un sistema che integra una strategia di schedulazione delle attività, monitoraggio in tempo reale dell’ambiente di lavoro e gestione degli errori. Durante la risoluzione degli errori, viene fatto ampio affidamento sulle capacità cognitive dell’operatore, a cui viene affidata la leadership, migliorando in questo modo la collaborazione tra uomo e robot.