19/09/2022
Door Ad Spijkers
Mobiele robotica kan in het openbaar vervoer en in gebouwen een bijdrage leveren aan de bestrijding van de coronapandemie.
Het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Stade (bij Hamburg) heeft samen met projectpartners een prototype mobiel robotplatform ontwikkeld met lichtgewicht robots en stoomreinigers. Het platform kan oppervlakken in voertuigen voor openbaar vervoer met constante kwaliteit op een milieuvriendelijke manier reinigen en desinfecteren.
De robot, die autonoom in de voertuigen navigeert, werkt met hete droge stoom. Dit verwijdert vuil en ziekteverwekkers zoals virussen en bacteriën met verminderd waterverbruik en zonder chemische reinigingsadditieven. Een in het borstelmondstuk geïntegreerde afzuiging verwijdert het losgemaakte vuil onmiddellijk. De lichtgewicht robot heeft objectherkenning dankzij een camera en leidt de reinigingsmond automatisch over de te reinigen oppervlakken. Batterijen voorzien de gehele robotica inclusief de besturing van energie. Nieuwe ontwikkelingen moeten in de toekomst zorgen voor de mobiele bevoorrading van de stoomstofzuiger.
Coronapandemie
De coronapandemie stelt beheerders van openbare gebouwen en vervoermiddelen voor grote uitdagingen. Een belangrijk onderdeel daarvan is desinfectie en reiniging van oppervlakken. Tegelijkertijd is er op veel terreinen een personeelstekort en een grote tijdsdruk is. Het is daarom belangrijk om dit werk niet alleen voor de specialisten te vergemakkelijken en deels te ontlasten, maar ook om de frequentie van oppervlaktebehandelingen te verhogen.
De wetenschappers hadden al snel een mobiele lichtgewicht robot voor de geautomatiseerde reiniging van verschillende oppervlakken – zoals glas en stoffering –in voertuigen voor openbaar vervoer ontwikkeld. Hete droge stoom kan tot op zekere hoogte ook desinfecteren en tot 99,9% van de ziektekiemen kan elimineren.
De validatie van de mobiele robot onder reële omstandigheden in de S-Bahn Hamburg bewees dat deze vorm van servicerobotica de reiniging en desinfectie van het openbaar vervoer kan ondersteunen en zo een meerwaarde kan realiseren.
Robotplatform
De robot met een totaalgewicht van 330 kg bestaat in wezen uit een mobiel platform, een constructie voor randcomponenten en een lichtgewicht robot met een speciaal ontwikkeld gereedschap voor stoomreiniging. Direct op de robotflens bevindt zich een camera met extra diepte-informatie voor objectdetectie en referentie. Vier elektrische cilinders aan het frame vormen een aandrijfondersteuning waarmee het platform zelfstandig gaten en kleine richels kan overwinnen.
Aan de achterkant van de robot is een industriestofzuiger bevestigd als onderdeel van het stoomreinigingssysteem voor het opzuigen van opgeloste verontreinigingen. Deze is via een slang verbonden met het reinigingsmondstuk. Van de achterwand van het systeem loopt een kabel naar de externe voeding, die nodig was om de stoomstofzuiger (maximaal vermogen 3500 W) te laten werken om extra accupacks in de opstelling te vermijden.
Aandrijving
Het mobiele platform heeft een omnidirectionele aandrijving waardoor de mobiele robot om zijn eigen as kan draaien en in elke richting kan bewegen met elke oriëntatie. Dit verhoogt de flexibiliteit van het totale systeem, wat een voordeel is in krappe ruimtes, zoals in voertuigen voor het openbaar vervoer. Het voertuig beweegt met een maximale snelheid van 0,9 m/s. Het heeft twee laserscanners die kunnen worden gebruikt voor 360° obstakeldetectie, voor kaartregistratie en de daaropvolgende lokalisatie en padplanning.
Met behulp van de elektrische lineaire cilinders kan de ene kant van het mobiele platform worden opgetild of kan de hele robot worden gekanteld om een kleine stap in twee hefstappen te overwinnen. Om grotere spleten aan te kunnen, kunnen alle vier de cilinders in contact met de grond worden aangedreven, waardoor de wielbasis – en daarmee de maximale spleetbreedte waarover kan worden gereden – wordt vergroot. Één paar aandrijvingen (voor en achter) moet in contact blijven met de grond, omdat de rollen van de cilinders niet actief kunnen worden aangedreven.
Opbouw
De basis van een in de handel verkrijgbare lichtgewicht robot is op de bovenplaat van de constructie gemonteerd. De zesassige robot heeft een laadvermogen van 10 kg en een bereik van 1300 mm. Alle kabels en slangen die nodig zijn op de eindeffector worden langs de robot geleid zonder de bewegingsvrijheid van de gewrichten in de toepassing te beperken. De camera met dieptesensor op de robotflens herkent de te reinigen objecten en bepaalt hun ruimtelijke positie en oriëntatie ten opzichte van de robot.
Om ervoor te zorgen dat het reinigingsgereedschap snel kan worden vervangen, is er een gereedschapswisselsysteem bevestigd aan de flens. De speciaal ontwikkelde eindeffector (een stoommondstuk met stoomuitlaat, afzuiging, een wisser en reinigingsborstel) is ook uitgerust met een los onderdeel van het wisselsysteem. De eindeffector heeft een veerbelaste compenserende kinematica die oneffenheden in de botsrichting van de robotflens compenseert en kleine toleranties in objectherkenning compenseert.
Foto: Fraunhofer IFAM