Use Case Robotics as a Service:
Transformieren Roboter die Reinigungsindustrie?
Haben Sie auch einen Staubsauger-Roboter und mähen Sie den Rasen noch selbst? Vernetzte Hausgeräte boomen – und auch für professionelle Reinigungsaufgaben kommen immer häufiger autonome Roboter zum Einsatz. Dabei unterscheiden sich die Anforderungen für Smart-Home-Geräte und Robotics as a Service (RaaS) deutlich, besonders im Hinblick auf Safety, Security und Zuverlässigkeit im Dauereinsatz.
Was versteht man unter RaaS oder Robotics as a Service?
Der Ausdruck „Robotics as a Service“ – kurz RaaS – leitet sich ab von der Bezeichnung „Software as a Service“, abgekürzt SaaS. Darunter versteht man in der Regel cloudbasierte Softwareangebote, die Endbenutzern per Webbrowser oder App zur Verfügung gestellt werden. Die Bezahlung erfolgt über eine Nutzungsgebühr, sodass keine Software erworben oder lokal ausgeführt wird. Mit der Bezeichnung RaaS wird dieses Modell auf Roboter übertragen, so wie es mittlerweile auch zahlreiche weitere „as a Service“-Modelle und ‑Angebote gibt. Ihre Gemeinsamkeit bezieht sich dabei auf zwei Ebenen:
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„as a Service“ bezeichnet die Einbindung der Dienstleistungen oder im Falle von RaaS der Roboter in ein IIoT-Netzwerk. Über die Verbindung mit einem Intranet, Internet oder Cloud-Server können die Roboter überwacht, kontrolliert, gewartet und Updates durchgeführt werden, per Fernwartung und zu jeder Zeit.
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„as a Service“ steht außerdem für die Überlassung als Service. Übertragen auf RaaS gehören die Roboter dem Serviceanbieter, der sie bei einem Kunden einrichtet; die Bezahlung erfolgt für die Dienstleistung, die der Roboter erbringt.
Beide Ebenen sind Teil der Definition von Robotics as a Service, insofern die Überlassung als Service damit einhergeht, dass der Anbieter Zustand, Leistung und Wartungsbedarf des Roboters überwachen und entsprechende Maßnahmen durchführen kann. Durch die Verbindung zum Roboter erfolgt auch die Messung der erbrachten Leistung für die Abrechnung. Außerdem können dem Anbieter so Nachrichten des Bedienpersonals und Fehlermeldungen übermittelt werden.
RaaS in der Reinigungsbranche
Großes Marktpotential für Robotics as a Service bietet die professionelle Gebäudereinigung. Schätzungen zufolge wird der Markt für Reinigungsroboter bis 2026 ein Volumen von 24,8 Mrd. US-Dollar erreichen, ausgehend von rund 8,9 Mrd. US-Dollar im Jahr 2021. Das entspricht einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 22,8 Prozent.
Wachstumschancen bieten dabei insbesondere Cleaning-Roboter für den professionellen Bereich. Diese mobilen, autonomen Geräte übernehmen Reinigungen in öffentlichen Bereichen wie Flughäfen und Bahnhöfen, in Einkaufszentren, Büros oder Industrieanlagen. Dabei gibt es Roboter, die Reinigungstechniken wie Saugen, Kehren, Schrubben und Wischen in einem Gerät verbinden, oder die speziell für eine Tätigkeit konzipiert sind, zum Beispiel zum Reinigen von Fensterflächen oder PV-Anlagen. Allzweckgeräte für Böden bieten dabei eine Reinigungsleistung von mehreren hundert Quadratmetern pro Stunde, können selbstständig zum Laden der Batterien in Ihre Ladestationen zurückkehren und autonom Wasserwechsel durchführen, wenn die Tanks leer werden oder eine starke Verschmutzung festgestellt wird. Manche Roboter reinigen sogar mehrere Stockwerke, indem sie per IoT-Einbindung selbstständig Aufzüge benutzen.
Vorteile autonomer Reinigungsroboter
Vollautomatische Roboter übernehmen Reinigungsaufgaben zuverlässig und zeitlich planbar, zum Beispiel genau dann, wenn die entsprechenden Gebäude oder Bereiche nicht stark besucht oder komplett geschlossen sind. Selbst in frequentierten Umgebungen kann die Reinigung zudem unauffällig und nicht störend durchgeführt werden, wenn die Roboter autonom navigieren und entsprechende Abstände einhalten. Gegenüber der manuellen Reinigung sparen Roboter viel Zeit und damit Kosten. Außerdem können durch die kontinuierliche Reinigung und sensorische Wahrnehmung des Verschmutzungsgrades gegenüber einer generellen Flächenreinigung bis zu 80 Prozent Wasser eingespart werden.
Ein weiterer Vorteil ist die Unempfindlichkeit der Roboter, die auch mit Reinigungs- und Desinfektionsmitteln arbeiten können, für die bei der manuellen Anwendung hohe Sicherheitsvorschriften gelten. Gleiches gilt für Bereiche mit gefährlicher Umgebung, zum Beispiel im Umfeld von Maschinen in Produktionsanlagen, in Chemieanlagen und anderen gesundheitsschädlichen Umgebungen. Hier ersparen Reinigungsroboter aufwendige menschliche Reinigungen, die zum Teil sogar einen Stillstand der Anlagen erfordern und damit die Produktivität reduzieren.
Die Einmalkosten für die Anschaffung eines Roboters sind hoch, amortisieren sich über den Lebenszyklus aber schnell. Für Nutzer von Robotics as a Service ergeben sich von Anfang an deutlich geringere Kosten, verglichen mit ausschließlich manueller Reinigung.
Hier kommen Reinigungsroboter bereits zum Einsatz
In Deutschland wurden Reinigungsroboter zum Beispiel am Frankfurter Hauptbahnhof erprobt, außerdem gibt es Referenzen für RaaS in Krankenhäusern, Bürogebäuden und Universitäten. International – allen voran in Asien – werden Roboter bereits flächendeckend für die Reinigung von Flughäfen und Museen, Einkaufszentren und Markthallen, Restaurants und anderen Gebäuden eingesetzt. LionsBot, ein Anbieter von Robotics as a Service, wurde im Rahmen der Interclean-Messe als Gewinner des Amsterdam Innovation Award 2020 ausgezeichnet. Dabei wurde insbesondere auch die Zusammenarbeit der Reinigungsroboter mit menschlichen Reinigungskräften und die Interaktion mit Passanten gelobt. Das unterstreicht die vielfältigen Möglichkeiten zum Einsatz der Roboter und deren Akzeptanz in öffentlichen Bereichen.
Herausforderungen bei der Entwicklung von Reinigungsrobotern
So einfach Installation und Einsatz von Reinigungsrobotern sind, so technologisch komplex ist deren Entwicklung: Einerseits kommen hier zahlreiche Sensoren zum Einsatz, die autonome Navigation ebenso ermöglichen wie das Erkennen von Personen und Gegenständen. Außerdem müssen sie auch auf unterschiedlichen Untergründen Verunreinigungen zuverlässig erkennen und beseitigen. Hinzu kommen hohe Anforderungen an Safety und Security – also einerseits an eine hohe Sicherheit im Zusammenspiel mit Menschen in der Umgebung der Roboter und andererseits hohe Anforderungen an den Schutz vor unberechtigtem Zugriff auf sensible Daten. Bei all diesen Anforderungen müssen die Roboter über möglichst lange Zeit autark arbeiten; das erfordert eine hohe Energieeffizienz der Systeme.
Bei der Reinigung sind die Roboter starken Vibrationen ausgesetzt. Durch die Bewegung besteht zudem die Gefahr, dass sich Kabel- und Steckverbindungen lösen. Außerdem sind Reinigungsroboter hoher Staub- und Schmutzbelastung ausgesetzt. Ihre Elektronik muss entsprechend geschützt werden, um langfristig zuverlässig zu funktionieren.
Computer-Plattformen für Reinigungsroboter und RaaS
Speziell im Hinblick auf diese hohen Anforderungen von Reinigungsrobotern hat Vecow die Box-PCs der Serien / konzipiert. Sie basieren auf Mikroprozessoren der 10. Generation Intel Xeon / Core i9/i7/i5/i3. Die lüfterlosen Workstations verfügen über bis zu neun GBit-Ethernet-Schnittstellen sowie zahlreiche I/Os für den Anschluss von Sensoren und Peripheriegeräten. Die leistungsstarken Rechner sind speziell für raue Umgebungsbedingungen konzipiert und arbeiten in einem Temperaturbereich von -40°C bis +75°C. Sie sind gemäß
- IEC 60068-2-64 auf Vibrationsbeständigkeit zertifiziert
- IEC 60068-2-27 zum Schutz gegen Schock zertifiziert
- EN50155:2017 in Bezug auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit zertifiziert
- EN50121 für Sicherheit und Zuverlässigkeit zertifiziert.
Eine weitere, ideal für Cleaning-Anwendungen geeignete PC-Serie ist die Plattform. Mit kompakten Abmessungen von nur rund 20 cm x 15 cm, einer Höhe von nur 7,5 cm und einem Gewicht von nur 2,7 kg kann das lüfterlose System flexibel und platzsparend in Reinigungsroboter integriert werden. Es ermöglicht ebenfalls den Einsatz in Temperaturen von -40 °C bis +75 °C, arbeitet energieeffizient und ist entsprechend oben genannter Normen gegen Vibration und Schock zertifiziert. Mit seinen Prozessoren der 9./8. Generation Intel Core i7/i5/i3 verfügt die Computerserie über ausreichend Rechenleistung für aktuelle und künftige Herausforderungen.
Auf einen Blick:
Anforderungen an Rechensysteme für Reinigungsroboter und RaaS
- IIoT- und Netzwerk-Konnektivität für die Einbindung in Intranet- / Internet- & Cloudumgebungen, für Fernwartung, Monitoring, Upgrades etc.
- Umfassende Schnittstellen und I/Os zur Anbindung von Sensoren für autonome Navigation, Erkennung von Personen und Wahrnehmung von Verunreinigungen.
- Robustes Design, geschützt vor Staub und Schmutz, möglichst lüfterlos und mit großem möglichen Temperaturbereich.
- Energieeffizienz für lange Einsatzzeiten und maximale Produktivität.
Vecow und PLUG-IN: Ihr Partner für embedded PCs in der Reinigungsbranche
Für die schnelle Entwicklung von Reinigungsrobotern bietet Vecow flexible, skalierbare und robuste Rechenplattformen. Sie können modular konfiguriert werden, verfügen über die notwendigen Schnittstellen für Sensoren und die Einbindung in Robotersysteme und arbeiten zuverlässig und energieeffizent. Damit eignen sie sich ideal für Robotics as a Service und andere hochkomplexe Anforderungen.
Ihr exklusiver Distributor für Vecow in Europa ist PLUG-IN Electronic. In enger Zusammenarbeit mit Ihnen finden wir den passenden PC für Ihre spezifischen RaaS- und Reinigungsroboter sowie sämtliche Anwendungen rund um PC-Systeme für Industrie, Messtechnik und Forschung. Wir unterstützen Sie gemeinsam mit den Experten von Vecow im gesamten Entwicklungsprozess und Lebenszyklus. Unser Know-how aus über 30 Jahren rund um Industrie-PCs, embedded Lösungen und Messtechnik steht Ihnen dabei zur Verfügung.
Sprechen Sie jederzeit gerne mit Ihrem Vecow Spezialisten bei PLUG-IN Electronic:
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Bildquellen: Vecow Co., Ltd. und Adobe Stock