Autonome Reinigungsroboter in gewerblichen Anwendungsfeldern wirtschaftlich nutzen: Daran arbeiten unter der Koordination des Fraun­hofer IPA die Firmen Dussmann Service, Kenter, MetraLabs und AMTEC Robotics Consult im kürzlich gestarteten Projekt „BakeR“.

Ziel des Projekts „BakeR“ ist, die Entwicklung von Reinigungsrobotern günstiger und einfacher zu gestalten. Hierfür entwickeln die Partner modulare und leicht wiederverwendbare Hardware- und Softwarekomponenten. Mit dem entstehenden produktnahen Prototyp eines modularen Reinigungsroboters sollen die Projektergebnisse in der Büroreinigung getestet werden.

Reinigungsroboter
Das Interesse an Automatisierungslösungen für die Reinigungsbranche hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Mit Reinigungsrobotern kann die Branche besser dem steigenden Kostendruck sowie dem Personalmangel und der hohen Personalfluktuation begegnen. Außerdem ermöglichen Reinigungsroboter eine praktisch fehlerlose und verbesserte Produktivität für die zunehmend geforderte ergebnis­orientierte Reinigung. Besonders geeignet sind sie für den Einsatz in sensiblen Bereichen, wo bisher sehr vertrauensvolles Reinigungspersonal arbeiten muss, um Sicherheitsrisiken zu minimieren. Allerdings haben das ungünstige Verhältnis von Kosten und Leistung sowie die Komplexität der Technologien vorhandener Lösungen bisher verhindert, dass diese tatsächlich marktreif geworden sind.

Einmal entwickeln, vielfältig nutzen
Mithilfe der im Projekt „BakeR“ (Baukastensystem für kosteneffiziente, modulare Reinigungsroboter) weiterentwickelten Serviceroboter-Technologien soll die Rentabilität und Flexibilität von Reinigungsrobotern deutlich verbessert und so ein Beitrag zur Marktreife geleistet werden. Dafür wollen die Projektpartner ein modulares Hardwarekonzept entwickeln, das es ermöglicht, eine mobile Basisplattform mit verschiedenen Reinigungsmodulen zu versehen. Die Module werden automatisch erkannt und die angebotene Funktionalität des Roboters entsprechend angepasst. Dieses Konzept soll eine effiziente Wiederverwendung sowohl von Hardware- als auch Softwarekomponenten ermöglichen und somit die Entwicklungskosten reduzieren. Zudem erleichtert es die Zusammenarbeit zwischen Herstellern und Zulieferern und fördert so die Innovationskraft der Unternehmen. Möglich wird diese „Plug-and-Play“-Funktionalität durch standardisierte Schnittstellen von Hardware und Software. Für letztere kommt das frei verfügbare Robot Operating System ROS zum Einsatz. Damit werden Vorarbeiten aus dem Projekt „AutoPnP – Plug & Play für Automatisierungssysteme“, in dem es ebenfalls um die roboterunterstützte Reinigung mithilfe des Serviceroboters Care-O-bot 3 ging, hinsichtlich der benötigten Zuverlässigkeit für den Praxisbetrieb weiterentwickelt und um neue Fähigkeiten erweitert. Hierzu zählen Funktionalitäten wie die Bildverarbeitung und Umgebungserfassung sowie Navigation und mobile Manipulation im öffentlichen Raum. Zudem ist ein geeignetes Sicherheitskonzept ein zentraler Aspekt für den erfolgreichen Praxiseinsatz und wird für die Anwendung entsprechend entwickelt und umgesetzt.

Praktischer Einsatz
Der entwickelte Reinigungsroboter wird im Kontext der automatisierten Büroreinigung getestet. Hier soll er über Nacht die Böden reinigen und Papierkörbe leeren, wohingegen das Personal lediglich die nicht sinnvoll automatisierbaren Arbeiten übernimmt. Verschmutzungen, die der Roboter nicht selbst entfernen kann, sollen in einer Grundrisskarte protokolliert und am nächsten Morgen vom Reinigungspersonal entfernt werden. Das Fraunhofer IPA übernimmt in „BakeR“ neben der Projektkoordination die Weiterentwicklung von Softwarekomponenten für die Objektklassifizierung und Schmutz­erkennung, die semantische Kartierung des Umfeldes sowie die mobile Manipulation. Auf Basis der Vorarbeiten im ebenfalls BMWi-geförderten Projekt ReApp wird das modulare Softwarekonzept entwickelt und umgesetzt. Auch das Sicherheitskonzept entsprechend relevanter ISO-Normen setzen die Stuttgarter Experten um.

Projektinformationen kompakt

• Projekttitel: BakeR – Baukastensystem für kosteneffiziente, modulare Reinigungsroboter
• Laufzeit: 1.3.2016 bis 28.2.2019
• Förderung: Das Projekt wird vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen der Hightech-Strategie 2020 gefördert.
• Projektträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR
• Projektpartner und ihr Beitrag:

– Fraunhofer IPA: Projektkoordination; Entwicklung von Softwarekomponenten zur Umgebungserfassung und mobilen Manipulation sowie neuer Sicherheitskonzepte für den Reinigungsroboter; Entwicklung des modularen Softwarekonzepts
– Dussmann Service Deutschland: Definition von Anforderungen aus der Reinigungspraxis sowie Evaluierung des Reinigungs­roboters
– Kenter Bodenreinigungsmaschinen Vertriebs- und Service: Anpassung und Weiterentwicklung der Reinigungstechnik für den Reinigungs­roboter sowie Erarbeitung der Geschäftsmodelle
– Metra Labs Neue Technologien und ­Systeme: Konzeption, Konstruktion und Aufbau des Reinigungsroboters sowie Entwicklung von Softwarekomponenten zur Navigation
– Amtec Robotics Consult: Entwicklung eines Baukastens kompakter, robuster und kostengünstiger Gelenkmodule, Umsetzung der Aktorik des ­Reinigungsroboters