AS5_2025

Automazione e Strumentazione Giugno-Luglio 2025 Speciale 73 ROBOTICA E MECCATRONICA che specifiche che ne determinano l’idoneità a de- terminati compiti. Gli attuatori elettrici , in partico- lare i servomotori brushless a corrente continua o alternata, sono i più diffusi nella robotica moderna. Offrono un’elevata precisione di posizionamento, una buona efficienza energetica e una risposta di- namica rapida. Sono facilmente controllabili tra- mite drive digitali e possono essere integrati con encoder ad alta risoluzione per garantire movimen- ti fluidi e precisi. I motori passo-passo , sebbene meno prestanti in termini di coppia e velocità, sono utilizzati in applicazioni dove la semplicità e il bas- so costo sono prioritari. Gli attuatori elettrici sono ideali per robot che richiedono movimenti com- plessi, controllo fine della traiettoria e integrazione con sistemi digitali avanzati. Gli attuatori pneumatici , basati sulla compressio- ne e decompressione dell’aria, sono apprezzati per la loro semplicità costruttiva, il basso costo e la rapidità di risposta. Sono spesso impiegati in ap- plicazioni di pick-and-place, movimentazione leg- gera e automazione di fine linea. Tuttavia, la loro precisione è limitata dalla comprimibilità dell’a- ria, che rende più difficile il controllo fine della posizione. Per migliorare le prestazioni, si utiliz- zano valvole proporzionali, sensori di posizione li- neare e sistemi di controllo in retroazione. I cilin- dri pneumatici possono essere lineari o rotativi , a semplic e o doppio effetto , e sono spesso integrati in sistemi modulari con logiche di controllo pneu- matico o elettropneumatico. Gli attuatori idraulici , che utilizzano fluidi in- comprimibili per generare forza, sono impiegati in applicazioni che richiedono elevate potenze e coppie, come nella robotica pesante, nella mani- polazione di carichi industriali o nei robot per am- bienti ostili. Offrono una densità di potenza supe- riore rispetto agli attuatori elettrici e pneumatici, ma presentano svantaggi in termini di complessi- tà, manutenzione e pulizia. I sistemi idraulici ri- chiedono pompe, serbatoi, valvole di controllo e tubazioni ad alta pressione, e sono soggetti a per- dite e contaminazioni. Il controllo preciso della posizione è più complesso, ma può essere ottenuto con l’uso di servo-valvole e sensori di posizione ad alta risoluzione. Oltre agli attuatori principali, la robotica industriale moderna impiega anche attua- tori speciali come i motori lineari, che eliminano la necessità di trasmissioni meccaniche interme- die, e gli attuatori piezoelettrici , utilizzati in ap- plicazioni di micromanipolazione. I motori line- ari, in particolare, offrono accelerazioni elevate e precisione nanometrica, rendendoli ideali per ap- plicazioni di assemblaggio elettronico o litografia. L’integrazione tra sistemi di controllo e attuatori è resa possibile dai bus di comunicazione indu- striale ad alta velocità e affidabilità, come i bus di campo già citati. Questi protocolli permettono la sincronizzazione precisa tra i vari assi del robot, la diagnostica in tempo reale e l’integrazione con si- stemi Scada e Mes . L’adozione di architetture re- al-time, basate su sistemi operativi deterministici, garantisce la reattività necessaria per applicazioni critiche. Un altro aspetto fondamentale è la senso- ristica , che fornisce al sistema robotico informa- zioni sullo stato interno e sull’ambiente esterno. I sensori di forza/coppia, i sistemi di visione 2D e 3D, i lidar e i sensori tattili permettono ai robot di adattarsi a condizioni variabili, riconoscere og- getti, evitare ostacoli e interagire in modo sicuro con l’ambiente. L’integrazione di questi sensori nei loop di controllo consente l’implementazione di strategie di controllo reattivo, adattativo e basato su intelligenza artificiale. La crescente complessità dei sistemi robotici ha portato allo sviluppo di ambienti di simulazione e digital twin, che permettono di modellare, testare e ottimizzare i comportamenti del robot in am- bienti virtuali prima della messa in servizio reale. Questi strumenti sono fondamentali per ridurre i tempi di sviluppo, migliorare l’affidabilità e facili- tare la manutenzione predittiva. Conclusioni La scelta della tipologia robotica e delle tecnolo- gie più adatte dipende da un’analisi complessa, che consideri parametri cinematici, dinamici, ambientali e applicativi. La progettazione di una cella robotizzata richiede competenze interdisci- plinari che spaziano dalla meccanica alla mec- catronica, dall’informatica industriale alla sicu- rezza funzionale, con l’obiettivo di massimizzare l’efficienza, la qualità e la flessibilità del processo produttivo. Queste discipline devono procedere di pari passo, perché la moderna robotica industriale si fonda su un’infrastruttura tecnologica altamen- te integrata, in cui i sistemi di controllo avanzati e gli attuatori ad alte prestazioni devono lavorare in sinergia per garantire movimenti precisi, sicuri e adattabili. La scelta delle tecnologie più appro- priate dipende dalle specifiche esigenze applicati- ve, ma oggi, grazie a una maggiore digitalizzazio- ne, è possibile rispondere con modularità e intelli- genza distribuita.