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Bildverarbeitungsgesteuerte Reinigungsroboter sind kein Produkt von Edmund Optics® und/oder Allied Vision, vielmehr kommen deren optische Komponenten und Kameras als Schlüsselelement zur Anwendung.

Fallstudie:
Optiken für bildverarbeitungsgesteuerte Reinigungsroboter

Erstellt mit Allied Vision als Partner.

Um die Verbreitung von Infektionskrankheiten wie COVID-19 zu verhindern, werden bildverarbeitungsgesteuerte Roboter bei der sicheren Desinfizierung von Krankenhäusern, Lagerhallen und anderen Örtlichkeiten in der Zukunft eine große Rolle spielen.

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Relevante Produkte für die

BEKÄMPFUNG VON COVID-19
MIT BILDVERARBEITUNGSTECHNOLOGIE

Die häufige Reinigung von stark frequentierten Bereichen, z. B. Krankenhäusern, Flughäfen und öffentlichen Personenbeförderungssystemen, spielt eine entscheidende Rolle, um die Ausbreitung von COVID-19 zu begrenzen. Derzeit wird eine Vielzahl von bildverarbeitungsgesteuerten Reinigungsrobotern zum Desinfizieren dieser Örtlichkeiten eingesetzt, um Keime abzutöten und menschliche Kontakte zu minimieren, ohne die Arbeitskräfte an vorderster Front, z. B. das Hauspersonal, zu gefährden.

Lidar, eine laserbasierte Fernerkundungsmethode, oder Bildverarbeitungsobjektive und -kameras machen es möglich, dass diese Roboter in der jeweiligen Umgebung navigieren und Hindernissen ausweichen, damit alle gewünschten Oberflächen gereinigt werden. Viele derartige Roboter desinfizieren Oberflächen mit UV-Strahlung, die bei ausreichend hoher Leistung die DNA oder RNA von Viren zerstören.1 Zu Beginn des COVID-19-Ausbruchs wurden in China tausende UV-basierte Reinigungsroboter eingesetzt. Diese Technologie wird inzwischen auch in anderen Ländern genutzt. In einem Krankenhaus in San Diego, Kalifornien, werden täglich 30 Räume für COVID-19-Patienten sowie Pausenräume mit einer Flotte von Robotern desinfiziert, die einen Raum innerhalb von 12 Minuten vollkommen keimfrei machen können. Für die gleiche Aufgabe würden die üblichen Reinigungskräfte normalerweise 90 Minuten benötigen.2  

Mobile bildverarbeitungsgesteuerte Reinigungsroboter können Berichten zufolge Räume gründlicher desinfizieren als normale Reinigungskräfte.2
Mobile vision-guided cleaning robots reportedly disinfect rooms more thoroughly than humans.

TÖTET UV-STRAHLUNG KEIME WIRKLICH?

UV-C-Strahlung im Wellenlängenbereich von 100-280 nm wird seit Jahrzehnten zum Desinfizieren von Oberflächen, Luft und Wasser genutzt. Von der American Chemical Society wurden Forschungsergebnisse veröffentlicht, in denen festgestellt wurde, dass 99,9% der aerosolierten Coronaviren, die Ähnlichkeit mit dem neuartigen Coronavirus aufweisen, das COVID-19 verursacht, bei direkter Bestrahlung mit einer UV-C-Lampe abgetötet werden.3 Dabei werden die äußeren Proteine der Viren durch diese Lampen so geschädigt, dass das Virus inaktiv wird.

Bildverarbeitungsgesteuerte Reinigungsroboter desinfizieren Räume, ohne dass Reinigungspersonal erforderlich ist. Dies ist ein wichtiger Aspekt, weil UV-C-Strahlung Haut und Augen von bestrahlten Personen schädigen kann. Mithilfe von Bewegungssensoren kann sichergestellt werden, dass UV-Strahlungsquellen abgeschaltet werden, wenn eine Person dem Roboter zu nahe kommt.  

FUNKTIONSWEISE DER SICHTERKENNUNG BEI DIESEN ROBOTERN

Die Navigation von Reinigungsrobotern in der jeweiligen Umgebung erfolgt normalerweise Lidar-gesteuert oder durch 3D-Bildverarbeitung. Durch Kombination mehrerer Objektive und Kameras können Roboter 3D-Bilder ihrer Umgebung erzeugen und Entfernungen präzise messen (Abbildung 1). Anhand von Position, optischen Spezifikationen und aufgezeichneten Bildern der einzelnen bildgebenden Gruppen wird die Entfernung über Triangulationsalgorithmen ermittelt.

Like our two separate eyes allow us to see in 3D, stereoscopic vision allows vision-guided robots to “see” their environment in 3D.
Abbildung 1: Ähnlich wie wir mit unseren beiden Augen dreidimensional sehen können, sind bildverarbeitungsgesteuerte Roboter in der Lage, ihre Umgebung räumlich in 3D zu „sehen“.

Da ein System durch viele Objektive und Kameras schnell sehr groß und schwer werden kann, sind für praxistaugliche Roboter kompakte Lösungen von entscheidender Bedeutung. Kleine M12-Bildverarbeitungsobjektive und kompakte Kameras verringern den Platzbedarf ohne Beeinträchtigung der Leistung. Die robuste Ausführung schützt Objektive vor Stößen, Erschütterungen oder Feuchtigkeit und gewährleistet so eine uneingeschränkte Leistung über lange Zeit.  

Allied Vision ALVIUM® USB 3.1 Cameras are compact and ideal for weight-sensitive vision-guided robotics.
Abbildung 2: Allied Vision ALVIUM® USB 3.1 Kameras sind kompakt und ideal für gewichtskritische bildverarbeitungsgesteuerte Roboter geeignet.

AUSWIRKUNG VON BILDVERARBEITUNGSGESTEUERTEN ROBOTERN WÄHREND UND NACH COVID-19

Über die Reinigung hinaus ermöglichen bildverarbeitungsgesteuerte Roboter eine höhere Sicherheit in anderen Bereichen, z. B. in der Gastronomie, die erheblich unter dem COVID-19-Ausbruch und den daraus resultierenden Lockdowns leiden. Roboter können die zwischenmenschliche Interaktion in Gaststätten, insbesondere Fastfood-Restaurants, minimieren, indem sie Routineaufgaben wie Speisenzubereitung und Bedienung erledigen. Allerdings sind die möglichen Vorteile von Robotern in der gehobenen Küche sehr beschränkt, da für die subtilen Details, die für die jeweiligen Gerichte und die Verbindung zum Kunden entscheidend sind, oftmals eine menschliche Mitwirkung erforderlich ist.4

Die bildverarbeitungsgesteuerten Roboter, die derzeit zur Bekämpfung von COVID-19 eingesetzt werden, wird es auch nach dem Ende dieser Krise noch geben. Die höhere Sicherheit und Effizienz dieser Roboter wird auch weiterhin in Krankenhäusern und anderen stark frequentierten Bereichen von Nutzen sein. Machen Sie sich also in Zukunft auf mehr Roboter als „Mitarbeiter“ gefasst.  

Referenzen

1. Reed, N. (2010). The History of Ultraviolet Germicidal Irradiation for Air Disinfection. Public Health Reports, 125(1), 15-27. doi:10.1177/003335491012500105

2. Lerman, R. (2020, September 8). Robot cleaners are coming, this time to wipe up your coronavirus germs. The Washington Post.

3. Abajo, F. J., Hernández, R. J., Kaminer, I., Meyerhans, A., Rosell-Llompart, J., & Sanchez-Elsner, T. (2020). Back to Normal: An Old Physics Route to Reduce SARS-CoV-2 Transmission in Indoor Spaces. ACS Nano, 14(7), 7704-7713. doi:10.1021/acsnano.0c04596

4. Carroll, J. (2020, June 5). Could vision-guided robots be key to keeping the restaurant industry afloat? Vision Systems Design. Retrieved October 8, 2020, from https://www.vision-systems.com/home/article/14175802/could-visionguided-robots-be-key-to-keeping-the-restaurant-industry-afloat

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