Robot e robotica
Il robot è un dispositivo programmabile e autocontrollato composto da unità elettroniche, elettriche o meccaniche: una macchina che funziona al posto di un agente vivente. L’Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) lo definisce come una macchina manipolatrice multiuso, controllata automaticamente, riprogrammabile con diversi gradi di libertà, che può essere fissata in posizione o mobile per l’uso nell’automazione industriale applicazioni. A differenza degli esseri umani, i robot non si stancano mai, non si distraggono e sono particolarmente adatti a svolgere funzioni lavorative ripetitive, in condizioni fisiche scomode o addirittura pericolose.
La robotica è la tecnologia che si occupa della progettazione, costruzione, funzionamento e applicazione dei robot, dei sistemi informatici per il loro controllo, dei feedback sensoriali e dell’elaborazione delle informazioni. Il suo scopo è progettare e produrre robot facili da installare e programmare, con alta produttività, facili da pulire e anche disinfettare, e adatti alle diverse applicazioni industriali.
Nei robot vi sono diversi componenti. Il processore è il cervello che calcola i movimenti e la velocità delle articolazioni, i sensori raccolgono le informazioni sullo stato interno del robot o per comunicare con l’ambiente esterno, il software è il sistema operativo, il manipolatore è il corpo principale del robot (collegamenti, giunti, altri elementi strutturali del robot), gli attuatori sono i muscoli del manipolatore (servomotore, motore passo-passo, cilindro pneumatico e idraulico), l’end effecter è la parte collegata all’ultima mano articolare di un manipolatore, il controllore è simile al cervelletto e controlla e coordina il movimento degli attuatori.
Robot e industria casearia
Robot per la pulizia dei formaggi.
Le industrie lattiero-casearie come altre industrie alimentari richiedono molta manodopera e non di rado il miglioramento della produttività e la riduzione del personale impiegato nelle mansioni ripetitive di più basso livello sono importanti per la redditività dell’azienda. Gran parte del lavoro manuale nell’industria lattiero-casearia richiede movimenti rapidi, ripetitivi e monotoni e, di conseguenza, bassi livelli di motivazione tra i lavoratori, mentre i sistemi automatizzati sono in grado di svolgere le stesse funzioni con maggiore accuratezza, precisione e in meno tempo. La robotica e l’automazione sono state applicate in molte industrie ma vi sono tre particolari sfide all’uso di robot nelle industrie alimentari come è quella casearia. Gli oggetti da manipolare sono di dimensioni, forma, peso e posizione variabili: per questo è necessaria una qualche forma di rilevamento intelligente. Inoltre, sono spesso delicati e ricoperti da sostanze scivolose o viscose e bisogna usare sistemi capaci di movimentare gli oggetti ad alta velocità con sollevamento sicuro e senza procurare danni. Necessario infine è assicurare igiene, qualità e sicurezza degli alimenti manipolati.
Robotica nell’industria lattiero-casearia
Robot per la pulizia dei formaggi.
I sistemi di mungitura automatici (AMS) o robot di mungitura sono una delle applicazioni di maggior successo e importanti della robotica nell’industria lattiero-casearia. Già entrati in molte stalle anche italiane questi robot sono ben noti. Per quanto riguarda i robot nella lavorazione del latte, e in particolare dei formaggi, diverse sono le applicazioni nelle diverse operazioni casearie. Nella produzione del formaggio i robot possono mescolare la cagliata, trasferire le forme del formaggio, girarle e pulirle durante la maturazione e stagionatura. Le forme di formaggio arrivano su assi di legno nell’area di raccolta e i robot, con una speciale pinza, possono prelevare le forme e posizionarle su un trasportatore per un’ulteriore lavorazione. I robot sono utilizzati soprattutto nell’imballaggio del formaggio che tagliano, porzionano, confezionano e pallettizzano.
Il multiplexing di porzioni di formaggio è una delle invenzioni dell’uso della robotica nell’industria lattiero-casearia: un robot può preparare fino a dodicimila porzioni all’ora in condizioni più igieniche delle operazioni manuali e questa elevata produttività permette di ricuperare il costo dell’investimento in meno di sei mesi. Sensori integrati e sistemi di misurazione consentono la semplice implementazione di processi complessi.
Robot per il taglio dei formaggi.
Sistemi robotici sono già integrati in linee di produzione casearia completamente automatizzate, come quelle per la produzione delle mozzarelle soprattutto destinate all’uso di pizzeria. In Italia, fin dal 1972 dall’impresa Ing. Ferretti è stata inventata e prodotta la prima macchina automatica per la pulizia ed il rivoltamento delle grandi forme di formaggio Parmigiano Reggiano, una macchina sempre migliorata negli anni, la cui struttura è rimasta fondamentalmente invariata; mentre nel 1985 è stata realizzata un’altra macchina per il carico e lo scarico delle forme unitamente ai banchi elevatori specifici per l’industria del formaggio e di scalere, in un’ottica di una fornitura completa di un sistema logistico integrato. Non mancano anche all’estero macchine robotizzate per il taglio delle forme di formaggio,
Conclusioni
Non solo possibile, ma necessario è ideare, costruire, produrre e manutenere macchine e sistemi automatici semplici da usare, affidabili, robusti e sicuri, capaci di facilitare il lavoro umano all’interno dei caseifici per elevare la qualità̀del prodotto finale nel rispetto della tradizione casearia.
La robotica è oggi capace di automatizzare molti dei compiti complessi e ripetitivi che sono svolti nell’industria lattiero-casearia, un’industria che è rimasta indietro rispetto ad altri settori industriali perché i formaggi sono molto variabili nella forma, dimensioni e struttura ponendo un grave problema per lo sviluppo di strumenti per la loro manipolazione, superabile con un certo grado d’uniformizzazione.
Esiste un’ampia gamma di potenziali applicazioni per la robotica nelle industrie lattiero-casearie: classificazione dei formaggi, operazioni di pick and place (scelta e posizionamento delle singole forme), confezionamento e pallettizzazione, produzione e lavorazione di latte e prodotti lattiero-caseari. I robot portano molti vantaggi, come la sicurezza, coerenza ed efficienza, ma hanno lo svantaggio di alti costi e la necessità di ingegneri qualificati che sono compatibili solo per caseifici di dimensioni medio-grandi. Esiste quindi un grande potenziale di ricerca nella robotica per coloro che sono specializzati nell’automazione, mentre le istituzioni educative hanno un ruolo altrettanto importante nell’impartire le conoscenze avanzate per mantenere l’industria lattiero-casearia e alimentare alla pari con altri settori più avanzati.
Giovanni Ballarini, dal 1953 al 2003 è stato professore dell’Università degli Studi di Parma, nella quale è Professore Emerito. Dottor Honoris Causa dell’Università d’Atene (1996), Medaglia d’oro ai Benemeriti della Scuola, della Cultura e dell’Arte del Ministero della Pubblica Istruzione della Repubblica Italiana, è stato insignito dell’Orde du Mérite Agricole della Repubblica Francese. Premio Scanno – Università di Teramo per l’Alimentazione nel 2005, Premio Giovanni Rebora 2014, Premio Baldassarre Molossi Bancarella della Cucina 2014, Grand Prix de la Culture Gastronomique 2016 dell’Académie Internationale de la Gastronomie.
Da solo ed in collaborazione con numerosi allievi, diversi dei quali ricoprono cattedre universitarie, ha svolto un’intensa ricerca scientifica in numerosi campi, raggiungendo importanti ed originali risultati, documentati da oltre novecento pubblicazioni e diversi libri.
Da trenta anni la sua ricerca è indirizzata alla storia, antropologia ed in particolare all’antropologia alimentare e danche con lo pseudonimo di John B. Dancer, ha pubblicato oltre quattrocento articoli e 50 libri, svolgendo un’intensa attività di divulgazione, collaborando con riviste italiane, quotidiani nazionali e partecipando a trasmissioni televisive. Socio di numerose Accademie Scientifiche è Presidente Onorario dell’Accademia Italiana della Cucina e già Vicepresidente della Académie Internationale de la Gastronomie.
