Robotik Autonomer Desinfektionsroboter zur Pandemie-Bekämpfung entwickelt

Ein Forscherteam hat einen Roboter zu Oberflächenreinigung entwickelt, der durch die Kopplung an Gebäudedaten vollständig autonom handeln kann. Wie das funktioniert.

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Fraunhofer-Gesellschaft z.För. d. angewandten Forschung e.V.

Der neu entwickelte Desinfektionsroboter Balto kann autonom Türklinken und andere Bereiche desinfizieren, die von vielen Personen in hoher Frequenz berührt werden. So soll er dabei helfen, die Pandemie einzudämmen und zukünftige möglichst zu vermeiden. Das Risiko, Krankheitserreger zu übertragen, kann so minimiert werden.

Die Besonderheit: Der Roboter ist direkt mit dem Building Information Modeling (BIM) vernetzt. Dort sind nicht nur die Gebäude-Geometrien gespeichert, sondern auch alle grundlegenden Bauteil-Attribute wie Funktion oder Materialien. So können beispielsweise auch Türklinken erkannt und exakt lokalisiert werden.

Hinter dem Roboter steht das Fraunhofer-interne Anti-Corona-Förderprogramm vom Fraunhofer Italia Innovation Engineering Center in Bozen in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in Stuttgart.

Automatisierte Desinfektion über eine BIM-Schnittstelle

Um seine Arbeit zu verrichten, braucht der Roboter die entsprechenden Gebäudedaten. Eine eigene Gebäudekarte für den Roboter aufzubauen wäre kostspielig, aufwändig und fehleranfällig. Die Lösung: Das Forscherteam hat auf der Basis des offenen Roboter-Operating-Systems (ROS) eine Schnittstelle geschaffen, über die der Roboter direkt mit dem BIM sprechen kann. Auf diese Weise weiß er nicht nur, wo im Gebäude sich beispielsweise Türen befinden, sondern auch, welche Türen oft genutzt werden und aus welchem Material deren Türklinken sind. Er kann sein Desinfektionsprogramm entsprechend anpassen.

Baustellen oder unzugängliche Wege werden ebenfalls über das BIM kommuniziert und in der Navigationsplanung berücksichtigt. Wichtig ist die Schnittstelle zum BIM auch bei der Mensch-Roboter-Interaktion. Begegnet Balto einer oder mehreren Personen, soll er ausweichen. Ist dies nicht möglich, bleibt er stehen. Um zu vermeiden, dass der Roboter dadurch Fluchtwege versperren könnte, sind diese ebenfalls in den BIM-Daten verzeichnet. Dabei ist die Schnittstelle nicht nur einseitig, sondern bidirektional. Der Roboter kann so seine Desinfektionsaufgaben mit weiteren Robotern abstimmen und die gemeinsam erledigten Desinfektionsaufgaben an das System zurückmelden.

Eigenständige Routenplanung

Um seine Route zu planen, kann man Balto die Desinfektion einer ganzen Klasse von Objekten in Auftrag geben. Anstatt ihm einzeln die Ortsangaben jeder zu desinfizierenden Türklinke nennen zu müssen, reicht ein genereller Auftrag wie: „Alle stark genutzten Türklinken sollen mit einer Frequenz von X Minuten desinfiziert werden.“

Über eine weitere Schnittstelle etwa zum digitalen Zwilling eines Gebäudes wären auch Szenarien denkbar wie: „In diesem Raum findet laut der Raumplanungsdatei zu folgender Zeit ein Meeting statt, bitte in dieser Zeit dort nicht desinfizieren.“ Anhand solcher Angaben plant das System die Desinfektionsroutine selbst – angefangen von der Frage, welche Wege er am besten wählt, bis hin zum optimalen Desinfektionsmittel für die zu behandelnden Materialien.

Am Technologiepark NOI in Bozen sind bereits drei Balto-Demonstratoren im Einsatz, vorerst noch unter der ständigen Überwachung des Forschungsteams. Im Future-Work-Lab des Fraunhofer IAO – einer Kombination von Produktionsumgebung und Ausstellungsfläche – und im Zentrum für Virtuelles Engineering ZVE ist jeweils ein weiterer Roboter im Einsatz.

Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten

Der Roboter ist nicht nur auf die Desinfektion beschränkt. Er kann die Desinfektion auch mit einer Reinigung kombinieren. Langfristig könnte der Roboter sogar Aufgaben im Bereich des Monitorings und der Wartung übernehmen. Welche Schritte bis zur Industrialisierung noch zu gehen sind, untersuchen die Forscherinnen und Forscher nun gemeinsam mit Unternehmen aus dem Desinfektionsbereich.

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