Nuovi robot industriali consumano il 90% di energia in meno grazie a pinze intelligenti

I nuovi robot industriali, portano con loro delle importanza innovazioni che si ripercuotono soprattutto sull'efficienza energetica.

Nel contesto della produzione industriale moderna, l’efficienza energetica è diventata un obiettivo cruciale. I sistemi robotici, per esempio, son notoriamente ad alta intensità energetica, e la maggior parte dei bracci robotici industriali, richiede grandi quantità di elettricità per operare. Aumentando i costi di produzione. Un nuovo approccio tecnologico sviluppato nell'Università del Saarland che promette, quindi, di ridurre il consumo energetico fino al 90%; migliorando, al contempo, le prestazioni dei robot industriali.

I bracci robotici son ampiamente utilizzati in ambienti industriali, e per compiti come il montaggio, l’inserimento di componenti, e la movimentazione dei pezzi. Tuttavia, i robot tradizionali funzionano principalmente con azionamenti pneumatici o elettrici, i quali consumano continuamente energia. Inoltre, i sistemi di presa pneumatici son rumorosi, pesanti e poco efficienti. La ripetitività dei loro movimenti, ne limita la miniaturizzazione e la flessibilità; e la loro riprogrammazione, si rivela complessa, rendendo difficile l’interazione diretta con gli operatori umani.

La rivoluzione tecnologica in questione, arriva da un team di ingegneri dell’Università del Saarland, il quale ha sviluppato un nuovo tipo di pinza robotica, usando leghe a memoria di forma (SMA). Leghe leggere, come il nichel-titanio, che possiedono anche la capacità unica di "ricordare" la loro forma originale, e tornare a essa dopo esser state deformate. Motivo per cui, applicando una corrente elettrica, la lega cambia struttura cristallina, riducendo le sue dimensioni, e permettendo la manipolazione precisa dei pezzi (senza, comunque, la necessità di energia continua).

Il gruppo, pertanto, ha sviluppato prototipi di pinze robotiche che non necessitano di sensori aggiuntivi per il controllo, riducendo così il consumo energetico. Pinze che funzionano, infatti, attraverso impulsi elettrici i quali modificano la struttura dei fili di lega di memoria, di forma, permettendo al sistema di manipolare in modo sicuro i pezzi, senza alimentazione continua. Innovazione che sta, in altre parole, nell'auto-sensibilità: ovvero, il sistema di pinza "sente" automaticamente la posizione del pezzo, senza il bisogno di sensori esterni.

Forza e velocità

I fili di nichel-titanio son estremamente potenti, per le loro dimensioni. Tanto che un filo di solo mezzo millimetro di spessore, può esercitare una forza di circa 100 newton, pari al peso di un oggetto di 10 kg. Utilizzando fasci di fili ultrafini, i ricercatori hanno infatti migliorato ulteriormente la capacità di trazione e velocità. Fasci che consentono movimenti rapidi, con una frequenza di circa 200 cicli al secondo: in grado di garantire, dunque, una manipolazione precisa e dinamica dei pezzi.

Una delle principali difficoltà dei robot industriali convenzionali è la riprogrammazione. Ma con la nuova tecnologia, la riprogrammazione diventa semplice e veloce. Ragion per cui, grazie alla tecnologia di memoria a forma, le pinze possono adattarsi rapidamente alle modifiche della geometria del pezzo, durante l'operazione. Rendendo il sistema particolarmente utile in ambienti di produzione dinamici, ove compiti e materiali possono variare frequentemente.

Un altro esempio di efficienza energetica

Un ulteriore prototipo innovativo, presentato dai ricercatori, è la pinza per vuoto. Nello specifico, in grado di esercitare una forza di presa potente, utilizzando un meccanismo a vuoto attivato da un breve impulso elettrico. La pinza può sostenere carichi pesanti, senza un'alimentazione continua, riducendo dunque il consumo di energia, rispetto ai sistemi pneumatici tradizionali. E il sistema auto-sensibile integrato, monitorare persino la forza di presa, assicurando un funzionamento preciso e sicuro.

La tecnologia delle leghe a memoria di forma, ha il potenziale di trasformare radicalmente il settore della robotica industriale. A tal punto che i prototipi sviluppati potrebbero, non solo ridurre i costi operativi grazie al risparmio energetico, ma anche migliorare la sicurezza e la flessibilità nella produzione. E con il continuo perfezionamento dei sistemi, il team di ricerca di Saarbrücken apre la strada a robot industriali leggeri, efficienti e adattabili, che potrebbero trovare applicazione in una davvero vasta gamma di settori industriali.