使用紫外線或噴霧附件工作的消毒機器人有一個缺點：機器人智能在無人的環(huán)境中使用。因此，幾個德國弗勞恩霍夫研究所(Fraunhofer-Gesellschaft)的下屬機構(gòu)開發(fā)了一個不同的解決方案。

在辦公樓的實際測試中，清潔人員能夠使用平板電腦對機器人進行教學。照片：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

即使許多辦公室目前人員稀少，清潔工仍然有他們的工作要做。他們確保門把手和電燈開關等接觸面得到清潔，有時一天要清潔數(shù)次。這可以防止病毒通過員工的手傳播。一年多前，F(xiàn)raunhofer-Gesellschaft的研究人員認為，一定有另一種方法。

憑借其靈活的清潔工具，DeKonBot 2 可以對不同的表面進行消毒。照片來源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

迅速實施的研究

研究資金如何快速產(chǎn)生具體成果，現(xiàn)在由聯(lián)合項目 "MobDi - 移動消毒 "證明，該項目于2020年10月啟動，是德國弗勞恩霍夫協(xié)會對抗日冕行動方案的一部分，幾天前已經(jīng)完成。在德國弗勞恩霍夫制造工程和自動化研究所(IPA)的領導下，共有12家機構(gòu)為基于機器人的建筑物移動清潔和消毒開發(fā)了新的解決方案。

他們的移動清潔機器人DeKonBot 2擦拭表面。出于安全考慮，以前可用的自動化解決方案，如基于紫外線的消毒機器人或用于噴霧消毒的機器人，只能在房間里沒有人的時候進行消毒。因此，經(jīng)常需要對表面進行擦拭消毒--例如在醫(yī)院房間或技術設備和基礎設施上，如電燈開關或電梯按鈕--仍然是由清潔人員進行的。

具有實際意義的進一步發(fā)展

在正常操作期間，平板電腦連接到機器人。然后機器人應該獨立地從一個物體移動到下一個物體。照片來源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

DeKonBot 2是同名消毒機器人的進一步升級，IPA在2020年首次展示了這一機器人?，F(xiàn)在，機器人專家們根據(jù)以往的經(jīng)驗，在結(jié)構(gòu)、成本和功能方面對硬件組件進行了改進。IPA的科學家、負責建造機器人的西蒙-鮑姆加登解釋說："另一個挑戰(zhàn)是靈活地設計清潔工具，以節(jié)省空間的方式，同時使其能夠有效地對各種各樣的物體進行消毒。”

現(xiàn)在使用德國MetraLabs公司的Scitos X3作為移動基地，而不是以前使用的全向平臺。由于其差動驅(qū)動，這更具有成本效益，并為所有必要的上層建筑提供了更多的空間。來自Universal Robots(丹麥優(yōu)傲機器人)的協(xié)作式六軸關節(jié)臂機器人現(xiàn)在坐在移動部件上，用它可以接觸到所有相關的接觸面。DeKonBot 2現(xiàn)在使用一個刷子系統(tǒng)，而不是之前選擇的微纖維海綿。這可以防止病菌被帶離。這是因為刷子是用消毒劑完全消毒的。

軟件幫助定位

機器人可以配備不同的消毒工具。這是來自 Fraunhofer IOSB 的 UVC 消毒工具。照片來源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

軟件幫助機器人識別要消毒的物體。為此，這些算法通過機器學習方法進行了訓練，以便它們在不同的環(huán)境條件下(例如不同的照明條件)可靠地運行。畢竟，他們必須在房間里找到不同形狀的門把手、門把手、燈開關和電梯按鈕。通過機器學習過程，機器人現(xiàn)在可以根據(jù)二維攝像機圖像識別物體，并將它們分類為不同的物體類型。機器會相應地調(diào)整其清潔運動。一個新開發(fā)的傳感器系統(tǒng)也被用來確定要清潔的物體的確切位置和輪廓。這使用了一個線型激光掃描儀，也能可靠地檢測到反射表面。

為了測試其是否適合實際使用，來自IPA和德國弗勞恩霍夫國際管理和知識經(jīng)濟中心(IMW)的研究人員在屬于能源供應商EnBW的辦公大樓的一個樓層進行了一周的測試。鮑姆加登總結(jié)說：我們對技術可靠性和取得的性能數(shù)據(jù)非常滿意"。機器人在操作環(huán)境中的自主導航工作無懈可擊。鮑姆加登說，門把手和電燈開關也被成功識別和消毒。只有在門把手方面，偶爾會有一些困難。該機器人在民眾中得到了高度認可。

這就是盈利能力分析的內(nèi)容

到目前為止，該機器人已經(jīng)能夠在類似于測試中的條件下每小時清潔30個物體。弗勞恩霍夫IMW的計算表明，每小時45個物體的性能會帶來經(jīng)濟的使用。在經(jīng)濟情況下，機器人隨后工作了24小時，包括充電時間。這種計算方法的折舊期為8年。在未來一年里，IPA希望與MetraLabs公司一起將機器人推向產(chǎn)品成熟期。然后，它可以在2023年初交付。

機器人配備了來自弗勞恩霍夫表面工程和薄膜研究所 (IST) 的等離子體消毒工具。照片來源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

來自德國科學家們并不孤單，他們研發(fā)的擦拭消毒機器人。就在幾天前，Alphabet開發(fā)團隊還提出了一個解決方案，現(xiàn)在要在谷歌的一些辦公室中使用。

德國弗勞恩霍夫制造工程與自動化研究所( Fraunhofer IPA)是Fraunhofer-Gesellschaft最大的研究機構(gòu)之一，成立于1959年，擁有近1000名員工。我們的領先和未來主題包括電池生產(chǎn)，通過生物智能，數(shù)字化轉(zhuǎn)型，節(jié)儉的制造系統(tǒng)，用于生產(chǎn)的人工智能和具有彈性的價值創(chuàng)造的增值。

Fraunhofer IPA的研發(fā)工作重點是與制造業(yè)相關的組織和技術問題。我們開發(fā)，測試和實施方法，組件和設備，直至完整的機器和生產(chǎn)線。Fraunhofer IPA的15個專業(yè)部門涵蓋了制造工程的整個領域。他們由六個業(yè)務部門協(xié)調(diào)，并與以下行業(yè)的工業(yè)企業(yè)跨學科合作：汽車，機械和設備，電子和微系統(tǒng)，能源，醫(yī)療工程和生物技術以及過程工業(yè)。

未來是我們的產(chǎn)品：可持續(xù)，個性化和智能

我們的研發(fā)工作致力于經(jīng)濟高效地生產(chǎn)可持續(xù)性和個性化產(chǎn)品。這基于兩個戰(zhàn)略基石：大規(guī)?？沙掷m(xù)性（旨在最大程度地減少資源消耗，同時使生活水平最大化）和大規(guī)模個性化，我們希望將大規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢（規(guī)模經(jīng)濟）與相關的優(yōu)點相結(jié)合具有靈活性（范圍經(jīng)濟）。我們的目標是使批量生產(chǎn)1的個性化產(chǎn)品與批量生產(chǎn)產(chǎn)品的價格相同。

S-TEC將公司與研究和政治聯(lián)系起來

S-TEC由弗勞恩霍夫大學，斯圖加特大學和巴登-符騰堡州政府共同創(chuàng)立，旨在推進面向未來的研究主題并將其迅速推向市場。燈塔研究，校園產(chǎn)業(yè)項目和初創(chuàng)企業(yè)以及培訓課程和繼續(xù)教育計劃在校園內(nèi)進行。S-TEC通過斯圖加特高度多樣化的研究環(huán)境為公司聯(lián)網(wǎng)。

從數(shù)字到生物的轉(zhuǎn)變

數(shù)字化價值鏈之后會發(fā)生什么？如今，F(xiàn)raunhofer IPA已經(jīng)在生物智能增值系統(tǒng)的開發(fā)中發(fā)揮了關鍵作用。未來，生物轉(zhuǎn)化將把自然與技術融合在一起，即生物圈和技術圈。經(jīng)過長達三年半的發(fā)展歷程中的優(yōu)化，原理，過程和有機體正逐漸進入工業(yè)價值鏈。得益于生物工程和信息技術方面的創(chuàng)新，現(xiàn)在可以將其培育并整合到眾多工業(yè)過程中。這使價值鏈更有效，更高效，更可持續(xù)-造福人類，尤其是環(huán)境。

歷史

故事要追溯到卡爾·馬丁·多萊扎萊克(Carl Martin Dolezalek)擁有的一家私立機構(gòu)，他于1955 年在斯圖加特大學創(chuàng)立了工業(yè)制造和工廠管理研究所(IFF)。

1958 年 12 月，在巴登符騰堡州經(jīng)濟部的建議下，Dolezalek聯(lián)系了慕尼黑的弗勞恩霍夫協(xié)會，以便使大學研究更加實用，同時能夠與工業(yè)界更緊密地合作。與慕尼黑應用研究學會的合作始于 1959 年 7 月 1 日的行政協(xié)助。這一天被視為生產(chǎn)工程與自動化研究所 IPA 的成立日期。1971 年 IPA 完全并入弗勞恩霍夫?qū)W會，并已從那時起被稱為 Fraunhofer 生產(chǎn)工程和自動化研究所 IPA。

Dolezalek退休后，Hans-JürgenWarnecke于 1971 年 1 月接管了 IPA 和 IFF。1970 年代，Warnecke 將該研究所擴展為弗勞恩霍夫協(xié)會最重要和最大的個體研究所。在隨后的幾年里，個別部門被外包以創(chuàng)建更多的弗勞恩霍夫研究所。弗勞恩霍夫生產(chǎn)系統(tǒng)和設計技術研究所IPK于 1978 年從 1976 年成立的 IPA 柏林部門中誕生。

越來越多的硬件項目導致 1980 年在斯圖加特成立了弗勞恩霍夫技術開發(fā)集團 TEG。一年后，即 1981 年，弗勞恩霍夫工業(yè)工程與組織IAO研究所從 IPA 工業(yè)工程系中脫穎而出。

Warnecke 的繼任者是 1993 年的Rolf Dieter Schraft。從 1995 年到 2014 年，IPA 的負責人總是有兩名研究所所長。Schraft于 1993 年至 2007 年擔任該職位，Engelbert Westk?mper從 1995 年至 2011 年擔任。AlexanderVerl于 2007 年取代 Schraft 并擔任該職位至 2014 年。此后，Thomas Bauernhansl于 2011 年與 Verl 一起接管了研究所的管理工作。 Fraunhofer IPA 的負責人。Alexander Sauer 于2020 年 1 月 1 日加入Fraunhofer IPA 的管理團隊。

研究與開發(fā)

Fraunhofer IPA 研究生產(chǎn)組織(1)、表面技術(2)、自動化(3) 和工藝技術(4) 等領域。這些總體主題由 15 個專業(yè)部門處理。Fraunhofer IPA 以所謂的矩陣結(jié)構(gòu)組織其與工業(yè)的接近度，具有六個業(yè)務領域：汽車 (1)、機械和設備工程 (2)、電子和微系統(tǒng)技術（3）、能源（4）、醫(yī)療和生物技術（5）和加工工業(yè)（6）。業(yè)務領域充當行業(yè)的聯(lián)系人，并在 Fraunhofer IPA 的所有部門中處理各自的研發(fā)需求，這是必要的。這種跨學科深度的網(wǎng)絡旨在確保技術發(fā)展用于各個行業(yè)，并從新發(fā)展中受益。例如，3D 打印用于假肢的醫(yī)療技術，用于輕型結(jié)構(gòu)的車輛或飛機結(jié)構(gòu)。研究領域的多樣性及其組織結(jié)構(gòu)凸顯了弗勞恩霍夫 IPA 的異類研究和開發(fā)范圍。

業(yè)務領域

汽車

“汽車”業(yè)務領域針對汽車（供應商）行業(yè)。它結(jié)合了行業(yè)的要求和各個專業(yè)部門的能力。例如，在輕型結(jié)構(gòu)和電動汽車領域開展研究工作。

機械和設備工程

“機械和設備工程”業(yè)務領域為機器、設備或組件開發(fā)單獨的流程和程序，并在生產(chǎn)技術方面實施它們。該產(chǎn)品組合還包括設計和優(yōu)化工廠和生產(chǎn)組織。

電子和微系統(tǒng)技術

大量創(chuàng)新的高科技產(chǎn)品只有借助電子系統(tǒng)和微系統(tǒng)技術才能實現(xiàn)?！半娮雍臀⑾到y(tǒng)技術”業(yè)務領域提供從基礎到生產(chǎn)技術最終應用的支持，并且經(jīng)常推動新型組件的制造。

能源

“能源”業(yè)務領域針對電能存儲、能源效率、太陽能和風能等主題實施可持續(xù)生產(chǎn)和自動化解決方案。由于該領域捆綁了各個專業(yè)部門的核心能力，因此可以為能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)提供創(chuàng)新和跨學科的發(fā)展。重點是制造企業(yè)。

醫(yī)學和生物工程

“醫(yī)療和生物技術”部門處理醫(yī)療技術、生物技術和制藥以及診所的診斷和干預三個主要主題。重點是質(zhì)量和法規(guī)事務、生命科學行業(yè)的純度以及生產(chǎn)和流程優(yōu)化等領域。跨學科團隊擁有開發(fā)跨行業(yè)解決方案的最佳先決條件。

過程工業(yè)

“流程工業(yè)”業(yè)務領域涉及直接連續(xù)執(zhí)行的生產(chǎn)步驟。與普通貨運行業(yè)相比，這里使用流動而不是固體材料。重點是化工行業(yè)。子領域包括表面技術和清潔技術。對于 IPA 科學家來說，重要的是不僅要解決大公司的問題，還要解決具有“流程工業(yè)”業(yè)務領域的中小型企業(yè)的問題。

部門

15 個專業(yè)部門研究生產(chǎn)組織、表面技術、自動化和工藝技術等領域。

可持續(xù)生產(chǎn)和質(zhì)量

“可持續(xù)生產(chǎn)和質(zhì)量”部門調(diào)查公司如何可持續(xù)運營。重點是開發(fā)和優(yōu)化資源節(jié)約型和節(jié)能型生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品或技術。工業(yè)和研究項目涉及整個產(chǎn)品生命周期，但也涉及特定的產(chǎn)品生命階段。

工業(yè)能源系統(tǒng)

該部門負責識別生產(chǎn)設施中的效率和靈活性潛力，并為運營能源管理系統(tǒng)開發(fā)量身定制的概念。

工廠規(guī)劃和生產(chǎn)管理

“工廠規(guī)劃和生產(chǎn)管理”部門的服務范圍從工廠場地的規(guī)劃到生產(chǎn)的戰(zhàn)略調(diào)整及其在運營過程中的優(yōu)化，再到基于價值的產(chǎn)品設計以及相關的制造和裝配過程。

企業(yè)戰(zhàn)略與發(fā)展

該部門成立于 2019 年 1 月，其核心任務是全面了解公司。除了制定戰(zhàn)略計劃，例如數(shù)字公司轉(zhuǎn)型，重點是創(chuàng)新商業(yè)模式、商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和智能組織等主題的有條不紊的進一步發(fā)展。

DigITools - 生產(chǎn)中的數(shù)字工具

DigITools 能力中心的研發(fā)重點是數(shù)字化生產(chǎn)的 IT 架構(gòu)、數(shù)據(jù)和應用服務以及實施方法。她支持公司開發(fā)數(shù)字工具并將其集成到生產(chǎn)中。除了為計算機和通信基礎設施的各個方面提供咨詢和開發(fā)解決方案外，服務還包括數(shù)字化和集成解決方案，例如用于系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成的制造服務總線 (MSB)。

機器人和輔助系統(tǒng)

“機器人和輔助系統(tǒng)”部門為工業(yè)應用和服務行業(yè)設計機器人和自動化解決方案。關鍵技術在創(chuàng)新工業(yè)機器人、服務機器人和智能機器中開發(fā)和應用。服務組合包括市場和可行性研究、運動學仿真、原型開發(fā)和優(yōu)化等。

潔凈室制造

“純微生產(chǎn)”部門處理與小型化和污染關鍵生產(chǎn)過程相關的生產(chǎn)相關問題。工作領域從概念階段延伸到實施，再到系統(tǒng)或整個生產(chǎn)設施的調(diào)試。這包括純度技術、精密組裝和應用技術、數(shù)字印刷技術以及設計和控制領域的研發(fā)服務。