5G per la robotica: cambierà davvero le carte in tavola?

Soluzioni attuali

Le aziende utilizzano una grande varietà di soluzioni di rete impiegate nella gestione quotidiana dei propri robot, ognuna con le proprie peculiarità e vantaggi, ma sfortunatamente nessuna di queste offre la soluzione perfetta.

Per capire meglio queste opzioni, cerchiamo di fare una panoramica delle soluzioni attuali nel campo della robotica.

Funzionamento senza connettività

Alcuni sistemi robotici funzionano anche senza Internet o rete, spesso perché il lavoro che svolgono è molto semplice e non richiede la connettività a Internet. Ne è un esempio il robot domestico Roomba, che funziona anche in modalità offline. Per la maggior parte dei sistemi robotici in generale e per tutti i sistemi robotici industriali, tuttavia, l’assenza di connettività è un ostacolo perché impedisce la comunicazione e l’interoperabilità tra il robot e i sistemi automatici circostanti.

Interconnessione via Wi-Fi

Il Wi-Fi è spesso la soluzione più diffusa negli ambienti industriali, grazie alla facilità di implementazione e ai costi contenuti. Il Wi-Fi è una buona soluzione per i robot mobili che operano in spazi non troppo ampi. Ha il vantaggio di utilizzare hardware di rete facilmente reperibili presso rivenditori locali e di non avere costi aggiuntivi di connessione alla rete. Mentre la connessione 4G richiede un piano dati e può comportare costi aggiuntivi, l’utilizzo di una rete Wi-Fi esistente o la creazione di una rete Wi-Fi dedicata elimina la necessità di tali costi aggiuntivi.

L’utilizzo del Wi-Fi come metodo di connessione offre anche una buona sicurezza dei dati quando non ci si appoggia al Wi-Fi aziendale per la gestione dei robot e delle infrastrutture OT, ma si implementa una rete privata protetta con metodi di crittografia avanzati e protocolli di sicurezza. Ciò garantisce che i dati trasmessi tra i robot mobili e il sistema di controllo siano protetti da accessi non autorizzati.

Tuttavia, pone dei problemi a livello di scalabilità. Nell’installare un’applicazione robotica sarà infatti necessario testare ed eventualmente creare o ampliare l’infrastruttura di rete, garantendo una copertura Wi-Fi completa in tutti gli ambienti in cui gli AMR navigheranno. È possibile, infatti, estendere la copertura della rete Wi-Fi per supportare un numero maggiore di robot mobili, consentendo l’espansione del sistema senza la necessità di costose infrastrutture aggiuntive. Però bisogna anche considerare che passare da un punto di rete Wi-Fi all’altro può essere difficoltoso per i dispositivi. Inoltre, è difficile garantire una copertura al 100% con il Wi-Fi, con conseguenti problemi di lacune nella connettività che possono limitare l’operatività, ad esempio inficiando il movimento dei robot durante la navigazione.

Si pensi, ad esempio, al caso di un magazzino in cui il Wi-Fi può essere ampiamente disponibile nello spazio generale, ma in alcuni angoli o aree isolate potrebbe non esserci alcuna rete Wi-Fi. Quando un robot subisce un’interruzione della connettività, può succedere di perdere i dati e gli strumenti di controllo per tutto il tempo in cui la connessione è stata interrotta, il che significa che l’operatore non ha alcun indizio su cosa possa aver causato un potenziale problema durante il periodo di interruzione della connessione.

Inoltre, a causa della natura del Wi-Fi e della sua dipendenza dall’alimentazione, si corre anche il rischio di interruzioni del Wi-Fi che possono bloccare il funzionamento dell’intera flotta di robot e bloccare completamente i processi. Ciò può essere causato dalle condizioni meteorologiche, dalla congestione di Internet, da errori umani e altro ancora; tutti fattori al di fuori del controllo degli operatori, ma che devono comunque essere tenuti costantemente presenti.

Interconnessione in 4G

Interconnettere i robot mobili tramite la tecnologia 4G offre alcuni vantaggi rispetto alla connessione Wi-Fi tradizionale. La connettività 4G, nota anche come connessione dati cellulare, offre una maggiore copertura geografica rispetto al Wi-Fi, consentendo ai robot mobili di spostarsi liberamente senza essere limitati dalla portata del segnale Wi-Fi. Ciò significa che i robot possono muoversi liberamente senza preoccuparsi di problemi improvvisi di connettività.

Un altro dei principali vantaggi del 4G è la maggiore stabilità della connessione. A differenza del Wi-Fi, che può essere influenzato da interferenze e congestioni nella rete, il 4G garantisce una connessione più affidabile e costante. Questo è particolarmente importante quando si tratta di robot mobili che devono operare in ambienti complessi e in continuo movimento, dove una connessione instabile potrebbe compromettere le prestazioni o addirittura causare danni.

Per quanto riguarda la sicurezza, le reti cellulari utilizzano crittografia avanzata. Questo è particolarmente importante per i robot mobili che possono gestire dati sensibili o operare in settori che richiedono un alto livello di sicurezza, come l’industria manifatturiera o la sanità.

Tuttavia, anche questa opzione non è priva di difetti, soprattutto nella gestione dei dati. Durante i picchi di utilizzo, soprattutto in un sito aziendale affollato, gli operatori di rete possono “deprioritizzare” alcuni utenti, rallentando la velocità dei dati per controllare la congestione. A seconda del caso d’uso, la riduzione della larghezza di banda può variare da un fastidio minore a un problema critico (come gestire la semaforizzazione e la navigazione degli AMR in ritardo e non in tempo reale). Per ovviare a questo problema, esistono piani di connettività business che garantiscono velocità e banda costanti, senza limiti di utilizzo per l’utente neanche in caso di picchi anomali.

Interconnessione su rete 5G

Dopo aver passato in rassegna le soluzioni attualmente in circolazione, emerge una domanda: cosa cambia davvero con il 5G?

Le reti 5G offrono velocità molto superiori rispetto al 4G e una latenza significativamente ridotta, elementi fondamentali per applicazioni di robotica mobile avanzata. In contesti industriali, questo significa

• comunicazione in tempo reale tra robot e sistemi,
• maggiore affidabilità delle missioni,
• migliore gestione delle flotte.

Nel corso delle nostre attività di sperimentazione, anche su piattaforme robotiche utilizzate per test tecnologici, è stato possibile osservare come il 5G abiliti scenari operativi più avanzati, grazie alla maggiore stabilità e velocità della connessione.

Possiamo dire che il 5G funziona a una velocità molto superiore rispetto al 4G, fino a 20 gigabit al secondo. Anche se il rallentamento può ancora verificarsi sul 5G, diversi provider offrono opzioni di piano che eliminano questo problema, in modo che gli utenti possano godere di velocità elevate e costanti. Queste velocità migliorate contribuiranno a consentire connessioni di alta qualità (soprattutto per l’industria) e a ridurre la latenza per la trasmissione dei dati. Ciò significa che i robot mobili possono inviare e ricevere informazioni in tempo reale in modo più efficiente, consentendo una comunicazione più rapida tra i robot stessi o con altri dispositivi e sistemi nell’ambiente circostante. Questa velocità di trasferimento dati elevata è fondamentale per applicazioni che richiedono risposte istantanee e azioni rapide.

Per soluzioni di robotica mobile evolute come HELKO, progettate per operare in ambienti complessi e gestire flussi logistici strutturati, il 5G può rappresentare un abilitatore chiave per scalabilità e continuità operativa.

5G e infrastrutture industriali

Oltre a garantire connessioni più veloci e fluide, il 5G può offrire un enorme vantaggio alle aziende manifatturiere: la possibilità di utilizzare un’infrastruttura di rete 5G privata direttamente indoor. Questo aiuta a far funzionare i robot mobili anche in siti che in precedenza non erano interamente coperti dalla rete, aprendo nuove possibilità per stabilimenti produttivi, ospedali e magazzini architetturalmente complessi.

Sicurezza e network slicing

Da non dimenticare il tema della cybersecurity. Il 5G introduce anche il concetto di network slicing, che consente di creare reti virtuali dedicate su un’infrastruttura condivisa.

In altre parole, consente di creare reti virtualizzate e indipendenti su un’unica infrastruttura fisica comune, offrendo ad esempio a una flotta AMR una maggiore larghezza di banda e una connettività più ampia, nonché una trasmissione dei dati più sicura da attacchi esterni e manomissioni.

Per la robotica mobile, questo significa

• maggiore sicurezza dei dati,
• priorità garantita alle comunicazioni critiche,
• migliore gestione delle flotte.

Quale che sia il tipo di infrastruttura di rete utilizzata, le operazioni robotiche e i compiti di trasporto e navigazione degli AMR hanno bisogno di una soluzione che duri nel tempo e che permetta loro di gestire la crescente varietà di condizioni di rete in cui operiamo oggi.