Robots inteligentes para la lucha específica contra virus y bacterias

En el proyecto MobDi, se desarrollan robots desinfectantes tanto para su uso en edificios como en medios de transporte. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez y Fraunhofer IMW/Gráfico: Stefanie Irrler

Desinfección móvil – MobDi © Fraunhofer IPA

Los robots de servicio pueden contribuir a que los edificios y medios de transporte se limpien y desinfecten de forma regular y con una calidad constante. Desde octubre de 2020, doce instituciones de la Sociedad Fraunhofer trabajan en el desarrollo de nuevas tecnologías para este campo de aplicación. Dirigido por el Fraunhofer IPA, los socios unen sus competencias en el proyecto de investigación «Desinfección Móvil» (MobDi) para contribuir a un «Nuevo Normal» seguro en tiempos de pandemia. El proyecto forma parte del programa de acción «Fraunhofer contra el Corona».

Una clave en la lucha contra la COVID-19 consiste en minimizar el riesgo de contagio. Este desafío lo aborda el proyecto «Desinfección Móvil» (MobDi), en el que los expertos del Fraunhofer desarrollan nuevas soluciones de hardware y software para robots de servicio móviles. Estas deben permitir, por un lado, desinfectar superficies potencialmente contaminadas en edificios y medios de transporte de manera selectiva y suave con un robot. Por otro lado, los desarrollos deben contribuir a automatizar el transporte de materiales en hospitales y así evitar la propagación de gérmenes por parte del personal.

Robots de desinfección y transporte nuevos

Para la desinfección en edificios y medios de transporte, los socios del proyecto desarrollan robots de servicio especializados. La base técnica para la desinfección en edificios es el «DeKonBot» del Fraunhofer IPA, que la institución desarrolló el año pasado en un proyecto predecesor del mismo nombre. Los investigadores mejorarán el equipo para la desinfección con trapos en el proyecto y optimizarán la plataforma en su conjunto para una futura producción en serie. El robot para la desinfección en medios de transporte será desarrollado en el Fraunhofer IFAM. La tarea más desafiante es desarrollar un sistema de propulsión modular para superar espacios y obstáculos. Para ambos robots, los socios del proyecto crean diferentes herramientas que desinfectan mediante barrido, pulverización, luz UV o plasma. Los robots pueden cambiar automáticamente estas herramientas según sea necesario.

Además, el Fraunhofer IPA desarrolla un nuevo robot de transporte que puede llevar diferentes carretillas, como las que se usan típicamente en hospitales. En comparación con productos existentes, esta nueva versión se caracteriza por sus dimensiones compactas y un sistema de tracción especialmente maniobrable. El Fraunhofer IVV ayuda en el diseño higiénico de los diferentes robots. Además, la institución desarrolla conceptos para su autolimpieza, que evitan que las máquinas se conviertan en un riesgo de contaminación.

Mejoras en las funciones de percepción

Gracias a funciones de percepción inteligentes, los robots de desinfección podrán limpiar de manera dirigida. Para ello, se utiliza un nuevo sensor multimodal 3D del Fraunhofer IOF. Con la ayuda de este sensor, los robots reconocen de forma autónoma todos los objetos que deben desinfectar y el material del que están hechos durante su puesta en marcha. La detección de objetos por parte del Fraunhofer IPA y la detección de materiales por parte del Fraunhofer IPM analizan los datos del sensor mediante métodos de aprendizaje automático. Esto permite una detección robusta, incluso cuando los objetos se ven ligeramente diferentes en cada entorno de uso.

Un modelo del entorno en varias capas, desarrollado por el Fraunhofer IOSB, integra toda la información necesaria y permite a los robots planificar de forma autónoma los procesos de limpieza. Incluye un mapa del entorno, la posición de todos los objetos a limpiar y su material. No siempre es necesario introducir manualmente los datos del entorno. Basándose en los trabajos del Fraunhofer Italia, será posible cargar automáticamente esta información desde el llamado «Building Information Modeling» (BIM) en el modelo del entorno. Esto corresponde a una representación digital ya existente de muchas edificaciones que incluye todas sus características constructivas.

Incluso en operación normal, en el futuro se utilizará una función de percepción antes de desinfectar objetos individuales: en función del grado de suciedad, los robots podrán optimizar la limpieza y verificar su éxito. El Fraunhofer FEP realiza en el proyecto las primeras investigaciones básicas sobre cómo podrían detectarse estas contaminaciones.

Análisis de los métodos de limpieza

Para una limpieza dirigida y suave, los socios del proyecto llevan a cabo experimentos con diferentes procedimientos de limpieza y desinfección en tipos de superficies muy extendidos, como acero inoxidable y plásticos. Además del análisis de los procedimientos individuales, también investigan las posibilidades de combinar diferentes métodos de limpieza y desinfección. Por ejemplo, los robots podrían limpiar primero un pomo de puerta y luego usar luz UV para neutralizar los gérmenes en lugares de difícil acceso. El Fraunhofer ILT analizará específicamente el uso combinado de fuentes de UV y plasma.

Para los diferentes procedimientos, los investigadores de los institutos Fraunhofer FEP y IFAM evalúan el éxito de la desinfección tanto con muestras contaminadas con bacterias como con virus. Además, el Fraunhofer IST investiga posibles daños en los materiales y el Fraunhofer IWS analiza la formación de productos de descomposición dañinos. Así, se pretende desarrollar una metodología para seleccionar los procedimientos más adecuados en función del material y el grado de suciedad en cada proceso de desinfección.

Desarrollo a medida

Los avances tecnológicos en «MobDi» se basan en análisis de requisitos, beneficios y rentabilidad realizados por el Fraunhofer IMW. Para adaptar los robots a las necesidades y prácticas, los socios del proyecto desarrollaron desde el inicio, en colaboración con usuarios, los escenarios que los robots deben implementar y derivaron de ellos los requisitos técnicos. Para ello, mantuvieron numerosas conversaciones con expertos en logística e higiene en hospitales, así como con operadores y personal de limpieza en edificios y transporte de personas. Además, los usuarios participarán en el proyecto para desarrollar interfaces de usuario intuitivas para configurar y operar los robots en su uso diario.

Antes de finalizar el proyecto en septiembre de 2021, los robots desarrollados también serán evaluados en la práctica. Los socios del proyecto los probarán inicialmente en sus laboratorios y posteriormente en entornos de uso real, como un edificio público, transporte de personas o un hospital. Los resultados se compararán con los llamados «Indicadores Clave de Rendimiento» (KPIs). Desde el inicio del proyecto, estos KPIs, que son criterios para un uso exitoso de los robots en cada campo de aplicación, se determinaron junto con usuarios potenciales.

Oportunidades de participación

Debido a que los robots tienen un diseño modular y utilizan interfaces comerciales, las tecnologías desarrolladas en «MobDi» son fácilmente transferibles a otras máquinas y robots. Esto favorece la rápida transferencia de los trabajos de investigación y desarrollo a la práctica. Los fabricantes interesados pueden ponerse en contacto con los socios del proyecto si desean participar en su desarrollo. Además del traslado de tecnologías individuales a productos existentes, también es posible integrar los robots desarrollados como un sistema completo en un nuevo producto.

Ficha técnica

Título completo del proyecto: Desinfección Móvil – MobDi
Duración: 01.10.2020 hasta 30.09.2021
Financiación: El proyecto forma parte del programa de acción «Fraunhofer contra el Corona», que apoya muchas otras iniciativas para combatir la pandemia.

Socios del proyecto y su contribución

- Instituto Fraunhofer para Ingeniería de Producción y Automatización IPA: Dirección del proyecto, desarrollo del nuevo robot de transporte, integración de nuevas tecnologías y funcionalidades en el robot de desinfección para su uso en edificios públicos, desarrollo y mejora del software de navegación y reconocimiento de objetos
- Centro Fraunhofer para Gestión Internacional y Economía del Conocimiento IMW: Análisis de procesos y necesidades, identificación de parámetros de rendimiento relevantes, evaluación de usuarios y análisis de rentabilidad
- Instituto Fraunhofer para Optoelectrónica, Tecnología de Sistemas y Análisis de Imágenes IOSB: Cartografía 3D del entorno, modelo del entorno basado en capas, desarrollo y diseño de fuentes de UV-C
- Instituto Fraunhofer para Tecnología de Fabricación y Investigación en Materiales Aplicados IFAM: Desarrollo de un robot de desinfección para transporte público, un sistema modular de asistencia de propulsión para superar espacios y obstáculos, y un efector final de limpieza, validación del éxito de la desinfección
- Instituto Fraunhofer para Tecnología de Capas y Superficies IST: Desarrollo de fuentes de plasma para limpieza y desinfección, evaluación de la efectividad y compatibilidad de materiales de los procedimientos de desinfección
- Instituto Fraunhofer para Electrónica Orgánica, Tecnología de Rayos y Plasma FEP: Detección de suciedad, tratamiento de superficies con UV, validación del éxito de la desinfección
- Instituto Fraunhofer para Óptica Aplicada y Mecánica de Precisión IOF: Desarrollo de un sensor 3D multimodal para una entrega de datos fiable en diferentes materiales
- Instituto Fraunhofer para Tecnología de Materiales y Radiación IWS: Conceptos de limpieza posterior para eliminar productos de reacción y descomposición del aire
- Instituto Fraunhofer para Técnica de Medición Física IPM: Reconocimiento de materiales
- Instituto Fraunhofer para Tecnología Láser ILT: Desarrollo de fuentes combinadas de radiación UV y plasma
- Instituto Fraunhofer para Tecnología de Procesos y Embalaje IVV: Conceptos de diseño higiénico para las nuevas soluciones de hardware
- Sociedad de Investigación Fraunhofer Italia: Integración del Building Information Modeling (BIM) con el modelo del entorno basado en capas