Modular und flexibel einsetzbar: Schlüsseltechnologien für die robotergestützte Reinigung

Mediendienst Automatica 2014 / 20.3.2014

Sie sollen Büros sauber machen und Papier entsorgen: Roboter für die gewerbliche Reinigung. Wissenschaftler am Fraunhofer IPA entwickelten dafür im Verbundprojekt »Plug & Play für Automatisierungssysteme« (AutoPnP) die notwendigen Softwarekomponenten. Die einzelnen Module sind dabei flexibel einsetzbar – z. B. um Schmutz zu erkennen und zu beseitigen sowie um Papierkörbe zu leeren. Wie sich diese Funktionen auf einem mobilen Roboterassistenten nutzen lassen, demonstriert das Fraunhofer IPA auf der Automatica 2014.

© Dussmann Group/Ecke

Care-O-bot® zieht seinen Reinigungs- und Werkzeugwagen zum Einsatzort.

© Fraunhofer IPA

Mit seiner 3-Finger-Hand nimmt Care-O-bot einen vollen Papierkorb auf.

© Dussmann Group/Ecke

Care-O-bot® entleert Papierkorb.

Bei der professionellen Gebäudereinigung entfallen 70 Prozent der Arbeiten darauf, Böden sauber zu machen und Abfälle zu entsorgen. Der demografische Wandel ist ein Grund dafür, dass es immer weniger qualifiziertes Reinigungspersonal gibt. Eine automatisierte Umsetzung dieser Aufgaben könnte Abhilfe schaffen. Wissenschaftler am Fraunhofer IPA entwickelten im Verbundprojekt AutoPnP die dafür notwendigen Softwarefunktionen.

Fußböden reinigen und Papierkörbe leeren

Bei der täglichen Fußbodenreinigung sucht ein Roboter Büroräume nach eventuellen Verschmutzungen ab, die mit einem Reinigungsgerät entfernt werden. Dabei fährt er zunächst autonom durch offenstehende Büros und inspiziert die Fußbodenflächen. Verschmutzungen werden dabei automatisch erkannt, kartiert und dann vom Roboter mit einem Akkustaubsauger gereinigt. Das Reinigungsergebnis wird anschließend überprüft und bei Bedarf dem Bediener mitgeteilt.

Auf Basis von Algorithmen zur Klassifizierung von Objekten kann der Roboter zudem Papierkörbe erkennen, die er mit seinem Arm greift und in einen Sammelbehälter entleert. »Im Dezember vergangenen Jahres fanden beim Reinigungsdienstleister Dussmann in Berlin erste Anwendertests statt, die die Umsetzbarkeit solcher Reinigungsanwendungen mit dem heutigen Stand der Technik erfolgreich zeigten«, sagt Richard Bormann, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme. Für professionelle Reinigungsdienstleister wie Dussmann ergibt sich durch die positiven Tests das Potenzial, diese Technologie mit entsprechend zugeschnittenen Robotersystemen in einigen Jahren wirtschaftlich zu nutzen, um den wachsenden Fachkräftemangel zu kompensieren.

Einfache Konfigurierbarkeit und Plug & Play

Auf der Hannover Messe und Automatica 2014 werden die einzelnen Funktionen zur robotergestützten Reinigung präsentiert. Für die Umsetzung des Anwendungsszenarios wurde der mobile Roboterassistent »Care-O-bot® 3« weiterentwickelt, dessen eigentliches Anwendungsfeld in der häuslichen Unterstützung liegt. Anhand einer ebenfalls im Projekt entwickelten, modularen Softwarearchitektur konnte er jedoch schnell und unkompliziert in einen Reinigungsexperten verwandelt werden.

Auch die zur Lösung der Reinigungsaufgabe benötigten Plug & Play-Funktionen wurden mithilfe dieser Softwarearchitektur realisiert. Somit lassen sich z. B. Funktionsaufsätze, wie etwa eine Roboterhand oder ein Akkustaubsauger, am Roboterarm einfach wechseln. Die Steuerungssoftware erkennt automatisch das neue Gerät. »Auf Basis der modularen Softwarestruktur ist es problemlos möglich, die konzipierte Lösung auch auf eine speziell für dieses Einsatzfeld angepasste und damit entsprechend kostengünstige Roboterplattform zu übertragen«, so Bormann.

Über AutoPnP

Standardisierte Softwarearchitektur und modulare Middleware: Das ist notwendig, um unterschiedliche Robotersysteme in einem gemeinsamen System zu vereinen und gleichzeitig schnell für unterschiedliche Anwendungen anpassen zu können. Weitere Anwendungen, in denen die entwickelte Softwarearchitektur neben dem Szenario »Robotergestützte Reinigung« im Verbundprojekt AutoPnP eingesetzt wird, sind die »Heimautomatisierung« und die »Wandelbare Fabrik«.

Das Verbundprojekt AutoPnP steht für »Plug & Play für Automatisierungssysteme« und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Beteiligte Konsortialpartner
Fraunhofer IPA | fortiss GmbH | Technische Universität Berlin/DAI-Labor | Dussmann AG | Schunk GmbH | Festo AG | Festo Didactic GmbH & Co. KG