maxon Story
Bracci fluttuanti intelligenti
Si muovono come serpenti e sono in grado di raggiungere spazi troppo stretti o pericolosi per l'uomo. I robusti bracci robotizzati dell'azienda di Tokyo HiBot portano ispezione, manutenzione e riparazione a un livello superiore.
Nel passato, nelle fasi di costruzione di impianti industriali, edifici e ponti non si attribuiva grande importanza alla manutenzione. Di conseguenza la manutenzione di strutture datate è impegnativa e costosa. Tuttavia, grazie all'aiuto dei moderni robot MRO (Maintenance, Repair and Overhaul) è possibile individuare, ispezionare o prevedere i danni a un costo ragionevole. Ciò permette di prolungare l'uso di infrastrutture essenziali prevenendo disservizi e incidenti. Michele Guarnieri, CEO di HiBot, spiega: “Fondamentalmente salviamo vite a rischio a causa di manutenzioni errate.” Come dimostra la storia dell'azienda, anche la sicurezza durante l'ispezione è fondamentale.
Applicazione a Fukushima
In collaborazione con il professor Hirose del Tokyo Institute of Technology, da cui è originariamente nato HiBotout, l'azienda ha sviluppato un braccio a lungo raggio snodato, utilizzato durante la messa fuori servizio della centrale nucleare di Fukushima Daiichi nel 2016. In due settimane, il robot mobile ha registrato video e raccolto dati 3D all'interno dell'edificio del reattore, distrutto da un'esplosione di idrogeno dopo lo tsunami del 2011. Gli esperti hanno così controllato da remoto l'ispezione dell'impianto inviando comandi di massima precisione in tempo reale. I dati ricavati dalla missione hanno sorpreso per il livello di precisione senza precedenti, e hanno agevolato la pianificazione e il controllo della successiva rimozione delle macerie.
A causa della contaminazione da radiazioni non era infatti possibile utilizzare il personale umano per questo delicato intervento. Il livello delle radiazioni era così elevato che persino gli azionamenti e l'elettronica dovevano essere protetti e posizionati in un alloggiamento alla base del manipolatore.
Ispezione multistrato
Dall'applicazione utilizzata a Fukushima, HiBot ha sviluppato il leggero e sottile Float Arm che, a differenza degli ingombranti manipolatori tradizionali, può essere facilmente assemblato su diverse piattaforme e gru e utilizzato in spazi ristretti. Con una lunghezza fino a 7,5 metri, l'ingegnoso design riproduce i tendini della mano. Inoltre, è in corso la registrazione di diversi brevetti dell'esclusivo principio di compensazione del peso.
La versione base è dotata di una telecamera di ispezione con un potente zoom ottico, una sonda a ultrasuoni, un sensore 3D e telecamere di navigazione distribuite lungo il corpo. In base all'applicazione, i componenti possono essere sostituiti con, ad esempio, telecamere a infrarossi o semplici utensili per la manutenzione. Ciò significa che Float Arm è in grado di compiere le mansioni di ispezione, dalla pulizia o il rivestimento di serbatoi di carburante fino all'ispezione a ultrasuoni di tubi in scaffali alti o l'ispezione visiva di serbatoi sotto pressione.
I dati raccolti con l'ausilio dei vari sensori supportano la navigazione, possibile anche in modalità semi-autonoma e la creazione di modelli 3D degli oggetti. Tutto questo rende più rapide e sicure le operazioni di ispezione pianificate.
Verso il robot anfibio
Nel campo dell'aviazione la velocità è un aspetto fondamentale. Come spiega Michele Guarnieri: “Al momento stiamo sviluppando un Float Arm specifico per l'ispezione di velivoli. Per muoversi nella fusoliera, nei serbatoi di carburante delle ali o all'interno di spazi ristretti, questo braccio di ispezione rappresenta un'alternativa economica rispetto ai tradizionali strumenti di ispezione che richiedono molto tempo e denaro.”
La richiesta di attrezzature da ispezione efficienti e affidabili è parimenti elevata in altri settori. Il CEO stima che il mercato delle prove non distruttive e dell'ispezione avrà un valore di 12,6 miliardi di dollari all'anno entro il 2024. Ad esempio, al momento HiBot sta sviluppando anche un robot anfibio per gli ambienti difficili quali condotti allagati o tubi di caldaie. Il team, che ora comprende oltre 30 collaboratori, sta inoltre sperimentando robot per ispezioni molto sottile in grado di strisciare. Il modello Squid, ad esempio, è stato progettato per l'impiego in tubi da 50 millimetri dell'industria chimica.
Analisi dei dati con l'intelligenza artificiale
Poiché uno strumento moderno non è sufficiente a soddisfare le esigenze di MRO di oggi, è stata creata una piattaforma intelligente che combina i robot da campo e servizi intelligenti. HiBox permette agli utenti di visualizzare, analizzare ed elaborare i dati dell'ispezione utilizzando il machine learning per individuare i difetti autonomamente. Tuttavia, questo tool virtuale si limita al semplice software ma offre una perfetta integrazione con l'hardware. Di conseguenza, la navigazione autonoma, il monitoraggio delle condizioni del robot e altri servizi permettono all'utente di sfruttare a pieno le potenzialità del robot. HiBox è utilizzato per tenere traccia dei componenti ispezionati e confrontare i dati ricavati dalle varie procedure di ispezione. Ciò permette non solo una manutenzione preventiva dell'infrastruttura ma anche il monitoraggio basato sulle condizioni dei robot.
Si tratta di un sistema chiavi in mano da un unico fornitore che accelera le operazioni di MRO e la creazione di rapporti. Michele Guarnieri aggiunge: “Integrando sempre più strumenti smart, il modello HiBox evolverà passo dopo passo.” Inoltre, lo specialista di robotica di Tokyo lancerà presto un modello di business Robot-as-a-Service che comprenderà un'assistenza in tempo reale in tutto il mondo.
Fino a 16 assi per il posizionamento
Pur utilizzando tecnologie sofisticate come il comando di robot serpenti, SLAM o la combinazione di sensori, HiBot si affida esclusivamente agli azionamenti maxon. Hiroshi Ito, project engineer di maxon Giappone, ricorda: “Negli anni dedicati ai test, il team HiBot si è convinto della precisione, affidabilità e ampia scelta di prodotti degli azionamenti maxon. Al fine di garantire una portata e una mobilità ragionevoli, gli azionamenti, così come lo stesso Float Arm, devono essere leggeri e compatti ma assicurare al contempo una coppia relativamente elevata.” In base alla distanza da percorrere, il Float Arm è formato da dieci a 16 assi, posizionati c
Una delle sfide più impegnative è stata sicuramente l'integrazione dell'elettronica nel telaio senza svantaggi in termini di masse ed equilibrio, per garantire un funzionamento senza limiti del Float Arm. Una frase dell'aforista svizzero Walter Fürst è perfettamente azzeccata (anche se involontariamente): “Tutto ciò che è fattibile inizia dove finisce il tuo braccio.” E con questo si intende naturalmente il braccio dell'operatore che comanda il robot.