使用紫外線或噴霧附件工作的消毒機(jī)器人有一個(gè)缺點(diǎn)：機(jī)器人智能在無(wú)人的環(huán)境中使用。因此，幾個(gè)德國(guó)弗勞恩霍夫研究所(Fraunhofer-Gesellschaft)的下屬機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)了一個(gè)不同的解決方案。

在辦公樓的實(shí)際測(cè)試中，清潔人員能夠使用平板電腦對(duì)機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)。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(kāi)關(guān)等接觸面得到清潔，有時(shí)一天要清潔數(shù)次。這可以防止病毒通過(guò)員工的手傳播。一年多前，F(xiàn)raunhofer-Gesellschaft的研究人員認(rèn)為，一定有另一種方法。

憑借其靈活的清潔工具，DeKonBot 2 可以對(duì)不同的表面進(jìn)行消毒。照片來(lái)源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

迅速實(shí)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(xiàng)目 "MobDi - 移動(dòng)消毒 "證明，該項(xiàng)目于2020年10月啟動(dòng)，是德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)對(duì)抗日冕行動(dòng)方案的一部分，幾天前已經(jīng)完成。在德國(guó)弗勞恩霍夫制造工程和自動(dòng)化研究所(IPA)的領(lǐng)導(dǎo)下，共有12家機(jī)構(gòu)為基于機(jī)器人的建筑物移動(dòng)清潔和消毒開(kāi)發(fā)了新的解決方案。

他們的移動(dòng)清潔機(jī)器人DeKonBot 2擦拭表面。出于安全考慮，以前可用的自動(dòng)化解決方案，如基于紫外線的消毒機(jī)器人或用于噴霧消毒的機(jī)器人，只能在房間里沒(méi)有人的時(shí)候進(jìn)行消毒。因此，經(jīng)常需要對(duì)表面進(jìn)行擦拭消毒--例如在醫(yī)院房間或技術(shù)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施上，如電燈開(kāi)關(guān)或電梯按鈕--仍然是由清潔人員進(jìn)行的。

具有實(shí)際意義的進(jìn)一步發(fā)展

在正常操作期間，平板電腦連接到機(jī)器人。然后機(jī)器人應(yīng)該獨(dú)立地從一個(gè)物體移動(dòng)到下一個(gè)物體。照片來(lái)源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

DeKonBot 2是同名消毒機(jī)器人的進(jìn)一步升級(jí)，IPA在2020年首次展示了這一機(jī)器人。現(xiàn)在，機(jī)器人專家們根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)、成本和功能方面對(duì)硬件組件進(jìn)行了改進(jìn)。IPA的科學(xué)家、負(fù)責(zé)建造機(jī)器人的西蒙-鮑姆加登解釋說(shuō)："另一個(gè)挑戰(zhàn)是靈活地設(shè)計(jì)清潔工具，以節(jié)省空間的方式，同時(shí)使其能夠有效地對(duì)各種各樣的物體進(jìn)行消毒。”

現(xiàn)在使用德國(guó)MetraLabs公司的Scitos X3作為移動(dòng)基地，而不是以前使用的全向平臺(tái)。由于其差動(dòng)驅(qū)動(dòng)，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(lái)自Universal Robots(丹麥優(yōu)傲機(jī)器人)的協(xié)作式六軸關(guān)節(jié)臂機(jī)器人現(xiàn)在坐在移動(dòng)部件上，用它可以接觸到所有相關(guān)的接觸面。DeKonBot 2現(xiàn)在使用一個(gè)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?yàn)樗⒆邮怯孟緞┩耆镜摹?/p>

軟件幫助定位

機(jī)器人可以配備不同的消毒工具。這是來(lái)自 Fraunhofer IOSB 的 UVC 消毒工具。照片來(lái)源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

軟件幫助機(jī)器人識(shí)別要消毒的物體。為此，這些算法通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行了訓(xùn)練，以便它們?cè)诓煌沫h(huán)境條件下(例如不同的照明條件)可靠地運(yùn)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(kāi)關(guān)和電梯按鈕。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)程，機(jī)器人現(xiàn)在可以根據(jù)二維攝像機(jī)圖像識(shí)別物體，并將它們分類為不同的物體類型。機(jī)器會(huì)相應(yīng)地調(diào)整其清潔運(yùn)動(dòng)。一個(gè)新開(kāi)發(fā)的傳感器系統(tǒng)也被用來(lái)確定要清潔的物體的確切位置和輪廓。這使用了一個(gè)線型激光掃描儀，也能可靠地檢測(cè)到反射表面。

為了測(cè)試其是否適合實(shí)際使用，來(lái)自IPA和德國(guó)弗勞恩霍夫國(guó)際管理和知識(shí)經(jīng)濟(jì)中心(IMW)的研究人員在屬于能源供應(yīng)商EnBW的辦公大樓的一個(gè)樓層進(jìn)行了一周的測(cè)試。鮑姆加登總結(jié)說(shuō)：我們對(duì)技術(shù)可靠性和取得的性能數(shù)據(jù)非常滿意"。機(jī)器人在操作環(huán)境中的自主導(dǎo)航工作無(wú)懈可擊。鮑姆加登說(shuō)，門把手和電燈開(kāi)關(guān)也被成功識(shí)別和消毒。只有在門把手方面，偶爾會(huì)有一些困難。該機(jī)器人在民眾中得到了高度認(rèn)可。

這就是盈利能力分析的內(nèi)容

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

機(jī)器人配備了來(lái)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(lái)源：Rainer Bez / Fraunhofer IPA

來(lái)自德國(guó)科學(xué)家們并不孤單，他們研發(fā)的擦拭消毒機(jī)器人。就在幾天前，Alphabet開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)還提出了一個(gè)解決方案，現(xiàn)在要在谷歌的一些辦公室中使用。

德國(guó)弗勞恩霍夫制造工程與自動(dòng)化研究所( Fraunhofer IPA)是Fraunhofer-Gesellschaft最大的研究機(jī)構(gòu)之一，成立于1959年，擁有近1000名員工。我們的領(lǐng)先和未來(lái)主題包括電池生產(chǎn)，通過(guò)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(jià)值創(chuàng)造的增值。

Fraunhofer IPA的研發(fā)工作重點(diǎn)是與制造業(yè)相關(guān)的組織和技術(shù)問(wèn)題。我們開(kāi)發(fā)，測(cè)試和實(shí)施方法，組件和設(shè)備，直至完整的機(jī)器和生產(chǎn)線。Fraunhofer IPA的15個(gè)專業(yè)部門涵蓋了制造工程的整個(gè)領(lǐng)域。他們由六個(gè)業(yè)務(wù)部門協(xié)調(diào)，并與以下行業(yè)的工業(yè)企業(yè)跨學(xué)科合作：汽車，機(jī)械和設(shè)備，電子和微系統(tǒng)，能源，醫(yī)療工程和生物技術(shù)以及過(guò)程工業(yè)。

未來(lái)是我們的產(chǎn)品：可持續(xù)，個(gè)性化和智能

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

S-TEC將公司與研究和政治聯(lián)系起來(lái)

S-TEC由弗勞恩霍夫大學(xué)，斯圖加特大學(xué)和巴登-符騰堡州政府共同創(chuàng)立，旨在推進(jìn)面向未來(lái)的研究主題并將其迅速推向市場(chǎng)。燈塔研究，校園產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和初創(chuàng)企業(yè)以及培訓(xùn)課程和繼續(xù)教育計(jì)劃在校園內(nèi)進(jìn)行。S-TEC通過(guò)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(jià)值鏈之后會(huì)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(kāi)發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。未來(lái)，生物轉(zhuǎn)化將把自然與技術(shù)融合在一起，即生物圈和技術(shù)圈。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)三年半的發(fā)展歷程中的優(yōu)化，原理，過(guò)程和有機(jī)體正逐漸進(jìn)入工業(yè)價(jià)值鏈。得益于生物工程和信息技術(shù)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(guò)程中。這使價(jià)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(jī)構(gòu)，他于1955 年在斯圖加特大學(xué)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(jì)部的建議下，Dolezalek聯(lián)系了慕尼黑的弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)，以便使大學(xué)研究更加實(shí)用，同時(shí)能夠與工業(yè)界更緊密地合作。與慕尼黑應(yīng)用研究學(xué)會(huì)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(dòng)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(huì)，并已從那時(shí)起被稱為 Fraunhofer 生產(chǎn)工程和自動(dòng)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(kuò)展為弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)最重要和最大的個(gè)體研究所。在隨后的幾年里，個(gè)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(shè)計(jì)技術(shù)研究所IPK于 1978 年從 1976 年成立的 IPA 柏林部門中誕生。

越來(lái)越多的硬件項(xiàng)目導(dǎo)致 1980 年在斯圖加特成立了弗勞恩霍夫技術(shù)開(kāi)發(fā)集團(tuán) 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(fù)責(zé)人總是有兩名研究所所長(zhǎng)。Schraft于 1993 年至 2007 年擔(dān)任該職位，Engelbert Westk?mper從 1995 年至 2011 年擔(dān)任。AlexanderVerl于 2007 年取代 Schraft 并擔(dān)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(fù)責(zé)人。Alexander Sauer 于2020 年 1 月 1 日加入Fraunhofer IPA 的管理團(tuán)隊(duì)。

研究與開(kāi)發(fā)

Fraunhofer IPA 研究生產(chǎn)組織(1)、表面技術(shù)(2)、自動(dòng)化(3) 和工藝技術(shù)(4) 等領(lǐng)域。這些總體主題由 15 個(gè)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(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域：汽車 (1)、機(jī)械和設(shè)備工程 (2)、電子和微系統(tǒng)技術(shù)（3）、能源（4）、醫(yī)療和生物技術(shù)（5）和加工工業(yè)（6）。業(yè)務(wù)領(lǐng)域充當(dāng)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(xué)科深度的網(wǎng)絡(luò)旨在確保技術(shù)發(fā)展用于各個(gè)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(shù)，用于輕型結(jié)構(gòu)的車輛或飛機(jī)結(jié)構(gòu)。研究領(lǐng)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(kāi)發(fā)范圍。

業(yè)務(wù)領(lǐng)域

汽車

“汽車”業(yè)務(wù)領(lǐng)域針對(duì)汽車（供應(yīng)商）行業(yè)。它結(jié)合了行業(yè)的要求和各個(gè)專業(yè)部門的能力。例如，在輕型結(jié)構(gòu)和電動(dòng)汽車領(lǐng)域開(kāi)展研究工作。

機(jī)械和設(shè)備工程

“機(jī)械和設(shè)備工程”業(yè)務(wù)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)器、設(shè)備或組件開(kāi)發(fā)單獨(dú)的流程和程序，并在生產(chǎn)技術(shù)方面實(shí)施它們。該產(chǎn)品組合還包括設(shè)計(jì)和優(yōu)化工廠和生產(chǎn)組織。

電子和微系統(tǒng)技術(shù)

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(shù)才能實(shí)現(xiàn)。“電子和微系統(tǒng)技術(shù)”業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供從基礎(chǔ)到生產(chǎn)技術(shù)最終應(yīng)用的支持，并且經(jīng)常推動(dòng)新型組件的制造。

能源

“能源”業(yè)務(wù)領(lǐng)域針對(duì)電能存儲(chǔ)、能源效率、太陽(yáng)能和風(fēng)能等主題實(shí)施可持續(xù)生產(chǎn)和自動(dòng)化解決方案。由于該領(lǐng)域捆綁了各個(gè)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(xué)科的發(fā)展。重點(diǎn)是制造企業(yè)。

醫(yī)學(xué)和生物工程

“醫(yī)療和生物技術(shù)”部門處理醫(yī)療技術(shù)、生物技術(shù)和制藥以及診所的診斷和干預(yù)三個(gè)主要主題。重點(diǎn)是質(zhì)量和法規(guī)事務(wù)、生命科學(xué)行業(yè)的純度以及生產(chǎn)和流程優(yōu)化等領(lǐng)域。跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)擁有開(kāi)發(fā)跨行業(yè)解決方案的最佳先決條件。

過(guò)程工業(yè)

“流程工業(yè)”業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及直接連續(xù)執(zhí)行的生產(chǎn)步驟。與普通貨運(yùn)行業(yè)相比，這里使用流動(dòng)而不是固體材料。重點(diǎn)是化工行業(yè)。子領(lǐng)域包括表面技術(shù)和清潔技術(shù)。對(duì)于 IPA 科學(xué)家來(lái)說(shuō)，重要的是不僅要解決大公司的問(wèn)題，還要解決具有“流程工業(yè)”業(yè)務(wù)領(lǐng)域的中小型企業(yè)的問(wèn)題。

部門

15 個(gè)專業(yè)部門研究生產(chǎn)組織、表面技術(shù)、自動(dòng)化和工藝技術(shù)等領(lǐng)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(yùn)營(yíng)。重點(diǎn)是開(kāi)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(shù)。工業(yè)和研究項(xiàng)目涉及整個(gè)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(fù)責(zé)識(shí)別生產(chǎn)設(shè)施中的效率和靈活性潛力，并為運(yùn)營(yíng)能源管理系統(tǒng)開(kāi)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(wù)范圍從工廠場(chǎng)地的規(guī)劃到生產(chǎn)的戰(zhàn)略調(diào)整及其在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的優(yōu)化，再到基于價(jià)值的產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及相關(guān)的制造和裝配過(guò)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(wù)是全面了解公司。除了制定戰(zhàn)略計(jì)劃，例如數(shù)字公司轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)是數(shù)字化生產(chǎn)的 IT 架構(gòu)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)以及實(shí)施方法。她支持公司開(kāi)發(fā)數(shù)字工具并將其集成到生產(chǎn)中。除了為計(jì)算機(jī)和通信基礎(chǔ)設(shè)施的各個(gè)方面提供咨詢和開(kāi)發(fā)解決方案外，服務(wù)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(wù)總線 (MSB)。

機(jī)器人和輔助系統(tǒng)

“機(jī)器人和輔助系統(tǒng)”部門為工業(yè)應(yīng)用和服務(wù)行業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)器人和自動(dòng)化解決方案。關(guān)鍵技術(shù)在創(chuàng)新工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和智能機(jī)器中開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。服務(wù)組合包括市場(chǎng)和可行性研究、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、原型開(kāi)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(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)的生產(chǎn)相關(guān)問(wèn)題。工作領(lǐng)域從概念階段延伸到實(shí)施，再到系統(tǒng)或整個(gè)生產(chǎn)設(shè)施的調(diào)試。這包括純度技術(shù)、精密組裝和應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字印刷技術(shù)以及設(shè)計(jì)和控制領(lǐng)域的研發(fā)服務(wù)。