Desinfektionsroboter: Wertschöpfung durch Verknüpfung mit Gebäudedaten

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Ein Desinfektionsroboter-De-Monstrator, der im NOI Techpark in Bozen im Einsatz ist. Bildnachweis: Fraunhofer-Gesellschaft

Der Desinfektionsroboter BALTO – benannt nach einem Schlittenhund, der vor hundert Jahren dringend benötigte Impfstoffe in eine schwer zugängliche Region Alaskas transportierte – kann Türgriffe und ähnliche Gegenstände desinfizieren. Es tut dies autonom und reagiert gleichzeitig auf Menschen in der Umgebung. Eine Schnittstelle zum Building Information Modeling (BIM) -Prozess macht dies möglich.

Noch nie zuvor hat die Hygiene so viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen – schließlich setzt eine der Waffengesellschaften ein, um die Coronavirus-Pandemie zu überleben. BALTO, der Desinfektionsroboter des Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center in Bozen und des Fraunhofer-Instituts für Wirtschaftsingenieurwesen IAO in Stuttgart, das im Rahmen des internen Fraunhofer-Programms zur Bekämpfung des Coronavirus entwickelt wurde, befasst sich genau mit diesem Thema: Als eines von vielen Modulen Seine Aufgabe ist es, zur Eindämmung der Pandemie beizutragen und sein Bestes zu geben, um andere in Zukunft zu vermeiden. “BALTO ist in der Lage, Türgriffe und andere Bereiche, die eine große Anzahl von Personen regelmäßig berührt, autonom zu desinfizieren. Auf diese Weise wird das Risiko für Besucher sowie das Risiko für Personen, die die Aufgabe der Desinfektion haben, verringert “, sagt Dr.-Ing. Michael Riedl, stellvertretender Direktor des Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center. Die Besonderheit dieses Roboters ist jedoch nicht seine Fähigkeit zur Desinfektion per se – andere Desinfektionsroboter können dies natürlich auch -, sondern seine direkte Verbindung mit dem Building Information Modeling-Prozess, kurz BIM. Die BIM-Modelle speichern nicht nur die Gebäudegeometrien, sondern auch alle grundlegenden Komponentenattribute wie Funktion oder Materialien. Die Technologie kann beispielsweise sogar Türgriffe erkennen und präzise lokalisieren.

Präzise, ​​zuverlässige und hochautomatisierte Desinfektion

Für seine Arbeit benötigt der Roboter die relevanten Gebäudedaten. Es macht für den Roboter keinen Sinn, eine eigene Gebäudekarte zu erstellen: Dazu müssten nicht nur die BIM-Daten regelmäßig aktualisiert werden, sondern auch die Daten des Roboters. Das System wäre teurer, schwieriger zu bedienen und fehleranfälliger. “Wir haben daher auf Basis des offenen Robot Operating System (ROS) eine Schnittstelle geschaffen, über die der Roboter direkt mit dem BIM kommunizieren kann”, erklärt Riedl. Dies sagt BALTO nicht nur, wo sich beispielsweise Türen im Gebäude befinden, sondern auch, welche dieser Türen häufig verwendet werden und aus welchem ​​Material die Türgriffe hergestellt sind. Es kann dann sein Desinfektionsprogramm entsprechend anpassen. Wenn Bauarbeiten den Zugang zu einem bestimmten Korridor blockieren, kennt BALTO dies vom BIM und kann die Informationen in seiner Navigationsplanung verwenden. Die Schnittstelle zum BIM ist auch wichtig für die Mensch-Roboter-Interaktion. BALTO ist so konzipiert, dass es umgeht, wenn es auf eine oder mehrere Personen trifft. Ist dies nicht möglich, stoppt der Roboter. Es könnte jedoch ein Problem geben, wenn es ausgerechnet in einem Notausgang anhält und ein Hindernis verursacht. Da jedoch auch der Notausgangspfad in den BIM-Daten protokolliert wird, können solche Situationen über die Schnittstelle vermieden werden. Diese Schnittstelle zum BIM ist nicht einseitig, der Verkehr erfolgt in beide Richtungen. Auf diese Weise kann der Roboter seine Desinfektionsaufgaben mit anderen BALTO-Kollegen koordinieren und die gemeinsam genutzten Aufträge nach Abschluss an das System zurückmelden.

BALTO plant seine Route selbst

BALTO punktet auch bei der Planung der Desinfektionsroutinen: “Wir müssen den Roboter nicht mit Koordinaten versorgen, wir können ihm sagen, dass er eine ganze Klasse von Objekten desinfizieren soll”, sagt Günter Wenzel, Abteilungsleiter am Fraunhofer IAO. Anstatt die Positionen jedes zu desinfizierenden Türknaufs angeben zu müssen, können wir eine allgemeine Anweisung geben wie: Desinfizieren Sie alle häufig verwendeten Türknöpfe in Intervallen von X Minuten. Eine zusätzliche Schnittstelle, zum Beispiel zum digitalen Zwilling eines Gebäudes, würde die Tür für Szenarien wie die folgenden öffnen: Gemäß der Raumplanungsdatei wird zum folgenden Zeitpunkt eine Besprechung in diesem Raum stattfinden. Bitte desinfizieren Sie in diesem Raum während dieser Zeit nicht. BALTO verwendet solche Daten, um seine Desinfektionsroutine selbst zu planen – beginnend mit der Frage, welche Wege die besten sind, um das optimale Desinfektionsmittel für die zu behandelnden Materialien zu finden.

Im NOI Techpark in Bozen, in dem sowohl Unternehmen als auch Forschungsinstitute ansässig sind und daher ständig Menschen kommen und gehen, sind bereits drei BALTO-Demonstratoren im Einsatz. Vorerst noch permanent vom Forschungsteam überwacht. Ein weiteres System wird im Future Work Lab des Fraunhofer IAO – einer Kombination aus Produktionsumgebung und Ausstellungsfläche – und im Center for Virtual Engineering ZVE eingesetzt.

Zahlreiche andere denkbare Anwendungen

BALTO ist keineswegs auf die Desinfektion beschränkt. Der Roboter ist in der Lage, Desinfektion mit Reinigungsroutinen zu kombinieren und kann langfristig sogar Überwachungs- und Wartungsarbeiten durchführen. Das heißt: Benutzer können eine Reihe von Aufgaben mit Robotersystemen abdecken, die mit BIM verbunden sind. Die Forscher arbeiten nun mit Unternehmen aus dem Desinfektionssektor zusammen, um zu untersuchen, welche Schritte durchgeführt werden müssen, bevor die Industrialisierungsphase erreicht ist.

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