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Service-Robotik

Reinigungsroboter sorgt für saubere Böden und leere Papierkörbe

| Redakteur: Rebecca Näther

Forscher entwickelten einen Reinigungsroboter, der eigenständig den Boden saugt, wischt und sogar Papierkörbe leeren kann. Zukünftig soll er Reinigungspersonal unterstützen.

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Im Vordergrund sieht man den Reinigungsroboter, wie er eigenständig den Boden in einem Krankenhaus nass wischt.
Im Vordergrund sieht man den Reinigungsroboter, wie er eigenständig den Boden in einem Krankenhaus nass wischt.
(Bild: Dussmann Group/Fotograf: Kay Herschelmann)

Werden sich in Zukunft Roboter um das Leeren unserer Papierkörbe kümmern? Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat in dem Forschungsprojekt „Bake-R“ (Baukastensystem für kosteneffiziente, modulare Reinigungsroboter) mit weiteren Projektpartnern einen Serviceroboter entwickelt, der einfach an unterschiedliche Reinigungsaufgaben anpassbar ist. Damit soll er das Reinigungspersonal entlasten und bei seiner Arbeit unterstützen – idealerweise die ganze Nacht hindurch. Die Branche steht vor vielen Herausforderungen wie Kostendruck, Personalmangel und Personalfluktuation - hier soll Bake-R aushelfen. Zudem eignet sich ein Reinigungsroboter für sensible Bereiche, in denen sonst nur vertrauenswürdiges Personal reinigen könnte.

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Reinigungsroboter wählt Modul selbst aus

Im Projekt sind eine autonom navigierende mobile Roboterplattform, Module für die Nassreinigung und das Staubsaugen sowie ein flexibel einsetzbarer Roboterarm entstanden. Je nach Ort und Reinigungsvorgang kann der Roboter das passende Modul selbst auswählen und aufnehmen.

Roboter erstellt detaillierte Reinigungsplanung und -dokumentation

Seine Arbeit plant der Roboter auf Basis der vorliegenden Objektinformationen wie dem Raumbuch, das grundlegende Informationen zu den einzelnen Räumen beinhaltet, sowie dem Revierplan, der die dort zu erbringenden Leistungen definiert. Mit diesen Informationen kann der Roboter die zu reinigende Fläche automatisch in einzelne Räume segmentieren. Darauf aufbauend errechnet er eine optimale Reinigungsreihenfolge und generiert systematische Fahrmuster für die Inspektion oder flächige Reinigung in den Räumen. Hierbei wird auch berücksichtigt, wo gesaugt und wo nass gewischt werden muss. Nachdem die Reinigung beendet ist, erhält der Anwender ein digitales Reinigungsprotokoll, das alle ausgeführten Tätigkeiten dokumentiert.

Variable Reinigungsfunktionalitäten des Roboters

Bei den entwickelten Reinigungsmodulen war es wichtig, dass der Roboter diese automatisch wechseln kann und zukünftig weitere Module ergänzt werden können.

Das Modul fürs Nasswischen nutzt einen modifizierten Nassschrubb-Automaten, der zusammen mit den Wassertanks kompakt verbaut ist. Diese Variante des Roboters testeten die Projektpartner Ende 2018 in einem Krankenhaus. Aufgrund der Testergebnisse haben die Projektpartner u.a. die Lautstärke, den Anpressdruck und die Fahrstrategie des Roboters angepasst. Um die Ergebnisse zu prüfen, entwickelten sie zudem eine Softwarekomponente, die Schlierenbildung erkennen kann.

Das Modul für die Trockenreinigung basiert auf einem handelsüblichen Akku-Staubsauger, der für die Integration in den Roboter angepasst wurde. Mithilfe einer speziellen Aktorik kann der Bürstenkopf des Saugers vor, zurück und seitlich bewegt werden. So werden auch schwer zugängliche Bereiche wie Bodenflächen unter Tischen erreichbar.

Dabei findet im Gegensatz zur Nassreinigung keine Komplettreinigung der abzudeckenden Fläche statt. Stattdessen ist der Roboter entsprechend der immer öfter geforderten „ergebnisorientierten Reinigung“ in der Lage, mit einer Software Verschmutzungen automatisch zu erkennen, gezielt dorthin zu fahren und diese zu entfernen. Dabei kann die Software zwischen Schmutz und typischen Büroobjekten wie Stiften oder Scheren unterscheiden. Letztere rührt der Roboter nicht an. Das mit dem Saugmodul ausgestattetete Produkt wurde Mitte 2019 in der Hauptverwaltung von Dussmann Service in Berlin getestet.

Der Reinigungsroboter wurden zudem mit einem Modul ausgestattet, mit welchem er Türen und Papierkörbe im Griff hat, denn: Neben der Bodenreinigung beinhaltet die Büroreinigung weitere Handhabungsaufgaben, die für eine menschliche Reinigungskraft kein Problem sind, für Roboter aber eine Hürde darstellen. Menschen öffnen eine Bürotür, verrücken einen Stuhl, um mit dem Staubsauger unter den Tisch zu kommen, oder nehmen einen Papierkorb in die Hand, um ihn zu leeren. Diese Fähigkeiten sollen auch auf den Roboter übertragen werden.

Das dritte im Projekt entwickelte Modul ist deshalb ein Roboterarm mit einem speziellen Greifer. Eine Objekterkennungssoftware zeigt dem Roboter an, wo sich die zu greifenden Objekte befinden. Eine Software für die mobile Manipulation plant die Bewegung und den Griff des Roboterarms, um die gewünschte Handhabungsaufgabe ausführen zu können.

Mit Teamwork zum Reinigungsroboter

Der Roboter ist das Ergebnis einer dreieinhalbjährigen Zusammenarbeit von Forschungs-, Anwendungs- und Technologiepartnern. Die Firmen Kentner, Metralabs und Amtec bauten den Roboter auf. Das Fraunhofer IPA entwickelte die zugrundeliegenden Softwarekomponenten für die Segmentierung und Flächenabdeckung der Einsatzumgebung, für die Objekt-, Schmutz- und Schlierenerkennung und für die mobile Manipulation. Dussmann Service als Reinigungsdienstleister definierte die Anforderungen aus der Praxissicht und evaluierte die Reinigungsmodule.

Das Projekt lief bis 30. September 2019.

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