Fraunhofer-kutatók új robotot fejlesztenek felületek felmosásos fertőtlenítésére

A tisztítókeféivel a DeKonBot 2 durva szennyeződést távolít el az ajtókilincsről, miközben egyidejűleg felületszerűen alkalmazza a fertőtlenítőszert. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez / A tisztítókeféivel a DeKonBot 2 durva szennyeződést távolít el az ajtókilincsről, és átfogóan viszi fel a fertőtlenítő folyadékot. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

DeKonBot 2 különböző fertőtlenítő eszközökkel felszerelhető, itt egy UVC fertőtlenítő eszköz, amelyet a Fraunhofer IOSB fejlesztett ki. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez / DeKonBot 2 különböző fertőtlenítő eszközökkel felszerelhető, itt egy UVC fertőtlenítő eszköz, amelyet a Fraunhofer IOSB fejlesztett ki... © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

... és itt egy Fraunhofer IST által kifejlesztett plazma fertőtlenítő eszközzel. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez / ... és itt egy plazma fertőtlenítő eszközzel, amelyet a Fraunhofer IST fejlesztett ki. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Az rugalmas tisztítószerszámának segítségével a DeKonBot 2 különböző felületeket tud fertőtleníteni, többek között ajtókilincseket és -gombokat, valamint liftgombokat vagy kapcsolókat is. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez / A rugalmas tisztítószerszámával a DeKonBot 2 különböző tárgyakat tud fertőtleníteni törléssel, az ajtókilincseken és gombokon kívül liftgombokat vagy kapcsolókat is. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

A gyakorlati tesztek során a takarító személyzet a tableten keresztül tudta betanítani a robotot. © Fraunhofer IMW/Kép: Agnes Vosen

A szabályos működéshez a táblagépet a robothoz rögzítik, amely önállóan közlekedik az egyik tisztítandó tárgytól a következőig. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Az „MobDi – Mobil Desinfizáció“ projektben tizenkét Fraunhofer-Institut fejlesztett ki új kulcstechnológiákat a robot-alapú mobil tisztítás és fertőtlenítés terén. A jelenlegi eredmény a Fraunhofer IPA „DeKonBot 2“ fertőtlenítő robotja. 2021 novemberében a projekt résztvevői bemutatták a robot képességeit és a gyakorlati tesztek eredményeit.

A létesítményekben végzett takarítási és fertőtlenítési feladatok az utóbbi időben a koronavírus-járvány miatt kerültek a figyelem középpontjába, mivel hozzájárulhatnak a vírus terjedésének megakadályozásához. A munkaerőhiány és a minőségellenőrzés költséges folyamata már régóta nyomást gyakorol a takarítóiparra. A robotikus asszisztens rendszerek ebben segíthetnek. Az elérhető automatizálási megoldások, mint például az UV-alapú fertőtlenítő robotok vagy a permetező fertőtlenítő robotok, biztonsági okokból csak akkor fertőtlenítenek, ha a helyiségek üresek. Ez csak minimálisan tehermentesíti a személyzetet. A felületek, például kórházi szobákban vagy technikai berendezéseken, mint kapcsolók vagy liftgombok, gyakran szükséges felületi törlő fertőtlenítése továbbra is a takarítók feladata.

Annak érdekében, hogy pontosabb automatizálási megoldásokat fejlesszenek ki és támogassák a takarító személyzetet, a Fraunhofer-Gesellschaft tizenkét intézménye az „MobDi – Mobil Desinfizáció“ projekt keretében 2020 októbere és 2021 novembere között új kulcs technológiákat fejlesztett ki a robot-alapú tisztítás és fertőtlenítés terén, valamint bővítette a meglévő technológiákat. A projekt támogatást kapott az „Fraunhofer vs. Corona“ akcióprogramból.

Termékhez közeli prototípus

A Fraunhofer Ipartechnológiai és Automatizálási Intézet (IPA) a projekt során kifejlesztette és felállította a „DeKonBot 2“ fertőtlenítő robotot. A Fraunhofer Nemzetközi Menedzsment és Tudásgazdaság Központ (IMW) grafikus felhasználói felületet fejlesztett az intuitív kezeléshez. A robot várható alkalmazási területei a nyilvános épületek és egészségügyi intézmények. Az IPA tervezi, hogy a következő évben közösen a MetraLabs céggel eléri a termékkész szintet, így 2023 elejétől szállítható lesz. Előrendelések már most lehetségesek.

A DeKonBot 2 a névrokona, az 2020-ban bemutatott első generációs fertőtlenítő robot továbbfejlesztése. A tapasztalatok alapján a robotika szakértők átdolgozták a hardver komponenseket. „A továbbfejlesztés célja egy kompakt, költséghatékony és funkcionális robot kialakítása volt“ – magyarázza Simon Baumgarten, a Fraunhofer IPA kutatója és a robot felépítéséért felelős. „Kihívás volt továbbá, hogy a tisztítószerszám rugalmas, helytakarékos legyen, ugyanakkor hatékonyan fertőtleníthesse a különböző tárgyakat.“

Mobil alapként most a MetraLabs Scitos X3 platformját használják, amely egy egyszerű differenciális meghajtással rendelkező platform, olcsóbb, mint az előző, omnidirekcionális platform, és több helyet biztosít a szükséges szerelvények számára. Az eredeti SCARA robotot egy kollaboratív, hat-tengelyes, hajlított karú robot váltotta fel a Universal Robots cégtől, amely jobban mozog a fertőtlenítendő tárgyak körül, és eléri az összes releváns érintkezési felületet. A korábbi mikroszálas szivacs helyett a DeKonBot 2 egy kefes rendszert használ. A kefék desztilláló tartályba merítése fertőtleníti a keféket, és megakadályozza a kórokozók átvitelét a tisztítószerszámra.

A szoftveres felismerés a fertőtlenítendő tárgyakról kulcsfontosságú technológia a DeKonBot 2 számára. Az algoritmusoknak megbízhatóan kell működniük különböző környezeti feltételek között, például változó megvilágítás mellett. Felismerniük kell különböző formájú és kivitelű ajtókilincseket, ajtónyitókat, kapcsolókat és liftgombokat, és helyben kell tudniuk lokalizálni ezeket a helyiségen belül. Ezt gépi tanulási módszerek teszik lehetővé. Kétdimenziós RGB képek alapján azonosítják az objektumokat, és osztályozzák őket különböző típusokra, így a robot a tisztítási mozgását ezekhez igazítja. A pontos pozíció és az objektum kontúrjának meghatározásához egy új érzékelőrendszert alkalmaznak, amely egy sorlézeres szkennert használ, megbízhatóan és pontosan érzékeli a tükröződő felületeket is.

Tanulás és alkalmazás

Az autonóm működés lehetővé tétele érdekében a tisztítószernek egyszer meg kell tanulnia a DeKonBot 2-t egy új munkakörnyezetben. Ehhez távirányítással vezérlik át az egész tisztítandó területen, majd a robot automatikusan térképet készít róla. A tanulási út során a kezelő megjelöli az összes tisztítandó tárgy helyét, úgy, hogy a robotot ezek elé mozgatja. A tanulási folyamat után megkezdődhet az autonóm tisztítás.

A robot önállóan végigjárja a felhasználó által kijelölt területet. Alternatívaként meghatározhatók olyan rutinok, amelyekben a robot bizonyos időpontokban egyes területeket tisztít. A DeKonBot 2 a korábban tanult helyekre megy, és a szenzorokkal és tisztítószerszámokkal előre mozog. Ekkor a keféket egy rácson keresztül húzza, hogy elkerülje a cseppeket. A szenzorok segítségével méri fel a tisztítandó tárgyat, majd a szenzoradatok alapján megtervezi a robotkar mozgását, hogy a kefék teljesen fertőtlenítsék a fogantyút, gombot vagy kapcsolót. Ezután a robot megkezdi a fertőtlenítést. Befejezés után biztonságosan visszahelyezi a tisztítószertartályba, és a következő tárgy felé indul.

Heti gyakorlati teszt és felhasználói kérdőív

A DeKonBot fejlesztésének egyik fontos célja a termékhez közeli és gyakorlati alkalmazhatóság javítása volt. Ennek ellenőrzésére a Fraunhofer IPA és a Fraunhofer IMW szakértői egy hétig teszteket végeztek egy irodaház egyik emeletén az EnBW vállalatnál. A tisztítandó tárgyak a kapcsolók, ajtókilincsek és ajtónyitók voltak. Három vezető az EnBW-től, valamint három vezető és négy takarítószakértő a Gegenbauer épületkarbantartó cégtől irányította a robotot, tanultak új objektumokat, indították és figyelték az üzemmódot. A releváns teljesítménymutatókat mérték, például az egyes feladatok időtartamát, és dokumentálták a hibákat és azok gyakoriságát.

„Az technikai megbízhatóság és az elért teljesítménymutatók terén nagyon elégedettek vagyunk“ – összegzi Baumgarten. A robot autonóm navigációja hibamentesen működött a környezetben. A kapcsolók és a világítási kapcsolók felismerése és fertőtlenítése szintén sikeres volt. Csak az ajtónyitók esetében akadtak időszakos nehézségek. A felhasználói tesztek azt mutatták, hogy a robot elfogadottsága magas: a résztvevők jól fogadták, sikeresen tudták kezelni, és mindannyian el tudták képzelni, hogy hosszú távon együttműködjenek a robottal.

Gazdaságossági vizsgálat

A Fraunhofer IMW csapata a robot gazdaságosságát vizsgálta életciklus-költségszámítás alapján. Minden olyan költséget figyelembe vesznek, amelyek a mért és a jövőben elérhető teljesítménymutatók, valamint a robot beszerzési és ártalmatlanítási költségei alapján felmerülnek. Összehasonlításként a tisztítószemélyzet költségeit vették alapul, akik kizárólag a megadott tárgyakat fertőtlenítik. A tesztek szerint a robot jelenleg 30 tárgy fertőtlenítésére képes óránként. „Számításaink szerint, ha a teljesítmény eléri a 45 tárgyat óránként, akkor gazdaságosan üzemeltethető“ – magyarázza Dr. Radic, az IMW osztályvezetője. Gazdaságilag hatékony forgatókönyvben a robot napi 24 órában működik (beleértve a töltési időket), és az amortizációs idő nyolc év lenne.

A jelenlegi fejlesztésekkel és optimalizálásokkal ezt a célt el akarják érni. „Még gyorsabbá tesszük a szkennelést és az összes mozgásfolyamatot“ – magyarázza Baumgarten. „Továbbá javítunk az egyes komponenseken, például a szerszámon és a tartályon, biztonság és higiénia szempontjából. Jövőbeli terveink szerint a robot megtanulja majd, hogyan nyisson ajtókat és használja a liftet.“

Rövid ismertető:
Teljes projekt címe: MobDi – Mobil Desinfizáció
Időtartam: 2020.10.01 – 2021.11.30
Honlap: www.mobdi-projekt.de
Támogatás: A projekt része az „Fraunhofer vs. Corona“ akcióprogramnak, amely számos további kezdeményezést támogat a járvány elleni küzdelemben.