Intelligenter Desinfektions-Roboter hilft im Kampf gegen den Virus

„Wieder und wieder habe ich mir die Frage gestellt, wie wir den Kampf gegen COVID-19 unterstützen können“, sagt Yu Qi, Leiter der Forschungsgruppe Advanced Manufacturing Automation von Siemens in Qingdao. Als China während des chinesischen Neujahrsfestes die Bemühungen intensivierte, den Virus in den Griff zu bekommen, suchte Yu Qi nach einem Weg, den Virus mittels moderner Technologie einzudämmen.

In der Flut von Informationen über die Epidemie erregte eine Nachricht seine Aufmerksamkeit: In vielen Krankenhäuser bestünde dringender Bedarf an Desinfektions-Robotern, die anstelle des Personals die Desinfektion von Bereichen mit hohem Infektionsrisiko übernehmen könnten.

Yu Qi arbeitet in dem gemeinsam von Siemens und Aucma eingerichteten Labor für Roboter-Applikationen, das sich vor allem mit der Entwicklung von Spezialrobotern, führerlosen Fahrzeugen, Industrierobotern und intelligenten Ausrüstungen befasst. Die Nachricht vom Bedarf an Desinfektions-Robotern brachte Yu Qi auf die Idee, mit Unterstützung des Managements und seiner Kollegen, einen neuartigen intelligenten Desinfektions-Roboter zu entwickeln.

Jedes Teammitglied war begierig darauf, einen Beitrag zur Virusbekämpfung zu leisten. „Krankenhäuser und Krankenhauspersonal brauchen in dieser kritischen Phase dringend Desinfektions-Roboter“, sagte beispielsweise Wang Kai, Maschinenbauingenieur bei Corporate Technology (CT) in China. „Packen wir es an!“

Das Team aus zehn Kollegen mit unterschiedlichen Kompetenzen und Know-how war zuversichtlich, dass es gelingen würde, in kurzer Zeit einen derartigen Roboter zu entwickeln.

Die meisten Desinfektions-Roboter kombinieren eine benzinbetriebene Vernebelungspistole und ein elektrisches Fahrwerk. Das Auftanken der Roboter vor Ort ist jedoch schwierig und führt zu Verunreinigungen. Das Team von CT entschied sich daher dafür, einen rein elektrischen Desinfektions-Roboters zu entwickeln, der die Anforderungen in Krankenhäusern bestmöglich erfüllt. Für das virtuelle Design des Roboters setzte das Team auf die CAD-Software NX.

Siemens und Aucma starteten das Projekt am 7. Februar, unmittelbar nach dem chinesischen Neujahrsfest. Die Kollegen aus Forschung und Entwicklung bei CT arbeiteten rund um die Uhr daran, das Konzept zu entwickeln und zu verbessern. Trotz des Zeitdrucks wollte das Team unbedingt eine exzellente Lösung entwickeln und arbeitete so alle selbstgesteckten technischen Anforderungen nacheinander ab.

Nur einige dieser Herausforderungen, denen sich das Team stellte: Wie lassen sich die Steuersysteme der Vernebelungspistolen und das elektrische Fahrwerk bestmöglich in den Roboter integrieren? Wie maximiert man die Sterilisationswirkung bei geringstmöglichem Einsatz von Desinfektionsmitteln? Und wie erreicht der Roboter selbst in engen Räumen eine Abdeckung von 360 Grad?

Die Design-Validierung umfasste Produkttests und Feedbackrunden mit den Usern. Die Teams von Siemens und Aucma arbeiteten von zu Hause aus und standen ständig in engem telefonischen Kontakt. „Während dieser Zeit telefonierte ich so viel, dass mein Akku ständig leer war“, sagt Sun Zhaojun, der Projektleiter bei Siemens.

Chen Rulong, Elektroingenieur bei CT China, wurde auf dem Weg zu einem Produkttest im Werk von Aucma von heftigem Schneefall überrascht. Trotz der widrigen Wetterbedingungen konnte er es nicht erwarten, das Ergebnis der Entwicklungsarbeiten zu sehen.

Yu Qi lobte das Durchhaltevermögen und das Engagement des Teams. „Mit vereinten Kräften ist es uns gelungen, unsere Roboter für unterschiedliche Szenarien anpassbar zu machen“, sagt er. „Ein Produkt ist nur dann wirklich gut, wenn es auch einfach anzuwenden ist.“

Der Einsatz des Teams machte sich bezahlt: Am 15. Februar stellte das Team nach nur einer Woche den ersten Desinfektions-Roboter fertig!

Der mit einer Lithiumbatterie betriebener Roboter mit zwei Vernebelungspistolen kann pro Stunde eine Fläche von 20.000 bis 36.000 Quadratmeter desinfizieren. Eine 360-Grad-Kameraplattform auf der Oberseite überträgt Bilddaten und Informationen in Echtzeit. In Verbindung mit einem Bilderkennungs-Algorithmus kann der User die betroffenen Bereiche per Fernbedienung ansteuern. So lässt sich die Ausbreitung von Infektionskrankheiten mit geringen Kosten verhindern.

Damit der Roboter auch auf unterschiedlichen Oberflächen problemlos eingesetzt werden und Hindernisse, Steigungen und Neigungen besser überwinden kann, entschied sich das Team statt für Räder für ein Raupenfahrwerk. 

Für die neuartige Konstruktion und das autonome Steuersystem des Desinfektions-Roboters hat CT bereits zwei nationale Patente angemeldet. Der neue Roboter trägt bereits in chinesischen Krankenhäusern und anderen öffentlichen Gebäuden dazu bei, die Verbreitung von Viren zu verhindern.

März 2020