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So helfen Robotik und Automation beim Corona-Kampf

Hilfe beim Testen, Desinfizieren, Produzieren und Intubieren
Robotik und Automation helfen beim Corona-Kampf

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Laborprozesse und Messungen beschleunigen, Krankenhäuser desinfizieren, Mundschutzmasken produzieren, medizinische Behandlungen absichern: Angesichts der Corona-Pandemie gibt es viele wichtige Aufgaben, bei denen Robotik und Automation wertvolle Dienste leisten oder zukünftig leisten könnten. Hier einige Beispiele:

Corona-Infizierte aus sicherem Abstand aufspüren

Ein innovatives Messverfahren von Stuttgarter Fraunhofer-Forschern hilft, Corona-infizierte Personen aus sicherem Abstand aufzuspüren. Es registriert Fieber, erhöhten Puls und schnellen Atem, ohne den messenden Mitarbeiter zu gefährden. Denn das Verfahren des FraunhoferIPA misst alle relevanten Parameter aus einer Entfernung von einem Meter. Der Mitarbeiter, der die Messung von einem Laptop aus durchführt, kann den geforderten Mindestabstand von anderthalb bis zwei Metern problemlos einhalten. Die Fraunhofer-Institute IPA und IAO testen gerade im Stuttgarter Robert Bosch-Krankenhaus das Verfahren.

Das Verfahren misst nicht nur die Körpertemperatur mit einer Thermokamera, sondern auch die Herz- und die Atemfrequenz mit Hilfe von Mikrowellen. Ein Radarmodul mit Mikrodopplerverfahren kommt dabei zum Einsatz. Das Forscherteam prüft nun vor Ort, ob und wie genau das Messverfahren den von Krankenpflegern im Eingangsbereich erhobenen Daten entspricht und ob der Ablauf praktikabel ist. Das Verfahren wurde in nur wenigen Wochen entwickelt und soll einen Beitrag zur möglichst schnellen Eindämmung der Corona-Pandemie leisten.

Polizeiroboter überwacht

Im Zuge des Kampfs gegen das Coronavirus setzt man in China verstärkt 5G-Polizeiroboter von Guangzhou Gosuncn Robot ein. Die Polizeiroboter wurden bereits auf Flughäfen und in Einkaufszentren in Guangzhou, Shanghai, Xi‘an und Guiyang gesichtet. Die 5G-Roboter können Polizeibeamte bei der Durchführung von Inspektionen zur Krankheitsvorbeugung unterstützen. Dafür sind die Polizeiroboter mit 5 hochauflösenden Kameras und Infrarot-Thermometern ausgestattet, die die Temperatur von 10 Personen gleichzeitig in einem Radius von 5 Metern scannen können.

Wenn eine erhöhte Temperatur oder das Fehlen einer Mundschutzmaske festgestellt wird, senden die Polizeiroboter eine Warnung an die zuständigen Behörden. Alle Daten können an ein zentrales Kontrollzentrum übertragen werden, um in Echtzeit situationsbezogen reagieren zu können.

Mundschutzmasken produzieren

Der Montageanlagenbauer PIA Automation hilft, auf die sprunghaft gestiegene Nachfrage nach Mundschutzmasken und andere persönlicher Schutzausrüstung (PSA) zu reagieren. Der Montageanlagenbauer bietet vollautomatische Montagelinien für die Hochgeschwindigkeitsfertigung von Schutzmasken an. Seit der rasanten Ausbreitung des Virus sind bei PIA in Amberg über 100 Anfragen aus allen Teilen der Welt eingegangen.

Der Standort Amberg beherbergt das medizinische Kompetenzzentrum der PIA Gruppe und wurde mittlerweile mit der Produktion von einem Dutzend vollautomatischer Anlagen für die Fertigung von Mundschutzmasken beauftragt. Viele Unternehmen folgen dem Aufruf der bayerischen Staatsregierung, eine nationale Produktion an persönlicher Schutzausrüstung aufzubauen. Unter ihnen auch die Firma Zettl Automotive, die nun in einer Partnerschaft mit PIA die Produktion von Mundschutzmasken aufzieht. Das Ziel ist die Herstellung von rund 1 Million Mundschutzmasken pro Tag. Mit diesem ambitionierten Vorhaben zeigen beide Unternehmen, dass – neben dem „Social Distancing“ – auch ein „Industrial Approaching“ zur Eindämmung des Corona-Virus beitragen kann.

Jede dieser vollautomatischen Produktionslinien für die Hochgeschwindigkeitsfertigung kann bis zu 140.000 Mundschutzmasken (abhängig von Typ und Material) pro Tag liefern, also ein Vielfaches an dem was aktuell per Hand hergestellt wird. In Europa kann PIA damit einen Beitrag leisten, damit der Bedarf an solchen Masken – vor allem im Hinblick auf die Ausweitung einer Tragepflicht in immer mehr Ländern – gedeckt wird.

Roboter fürs Desinfizieren

Der Desinfektionsroboter UVD Robot von Blue Ocean Robotics fährt autonom durch Krankenhäuser und sendet dabei konzentriertes UV-C-Licht aus, um Bakterien und andere schädliche Mikroorganismen zu beseitigen. Dadurch erreichen die Kliniken eine Desinfektionsrate von 99,99 % und reduzieren damit das Risiko für Patienten, Personal und Besucher, sich mit gefährlichen Erregern zu infizieren.

Der UVD-Roboter fährt selbständig durch die Räume und positioniert sich autonom in seiner Einsatzumgebung. Das Gerät behandelt dabei die Oberflächen in einer Krankenstation mit Licht aus mehreren Winkeln und aus nächster Nähe. Der Roboter desinfiziert alle Kontaktflächen und stoppt auch an vordefinierten Hotspots, die eine längere Verweildauer erfordern.

Da die Einwirkung von UV-C-Licht auf den Menschen vermieden werden sollte, enthält der Roboter eine Reihe von Sicherheitsmerkmalen: So wird beispielsweise ein Tablet mit Bewegungssensor an der Tür des Patientenzimmers platziert. Das UV-C-Licht schaltet sich automatisch aus, wenn jemand den Raum betritt. Ob der UVD-Roboter und insbesondere UV-Licht auch gegen Corona-Viren hilft, ist aber im Moment noch unklar.

Auch Siemens baut Desinfektionsroboter

Siemens hat, in Zusammenarbeit mit der chinesischen Aucma Co. Ltd., in nur einer Woche einen intelligenten Desinfektionsroboter von der Idee bis zum Prototyp entwickelt. Dieser soll schon bald im Kampf gegen das Coronavirus und andere Viren in Krankenhäusern, Schulen und anderen öffentlichen Einrichtungen zum Einsatz kommen.

Der elektrische Roboter reinigt mit zwei Vernebelungspistolen innerhalb einer Stunde eine Fläche von bis zu 36000 m² und überwindet mit seinem Fahrwerk Hindernisse und Höhenunterschiede. Eine 360°-Kameraplattform auf der Oberseite überträgt Bilddaten und Informationen in Echtzeit.

Roboter für Labor und Krankenhaus

Mit einem mobilen und kollaborativen YuMi-Roboter für Labor und Krankenhaus will ABB medizinisches Fachpersonal und Laborfachkräfte bei der Laborarbeit und logistischen Aufgaben im Krankenhaus unterstützen. Dazu hat ABB auf dem Campus des Texas Medical Center (TMC) in Houston, Texas, einen globalen Health Care Hub eröffnet, der sich speziell der Gesundheitsforschung widmet.

Der mobile YuMi-Roboter kann ein breites Spektrum wiederkehrender und zeitaufwändiger Tätigkeiten übernehmen und unter anderem Medikamente vorbereiten, Zentrifugen be- und entladen, pipettieren, mit Flüssigkeiten umgehen sowie Reagenzgläser aufnehmen und sortieren.

Ebenso könnte der mobile YuMi auch in Krankenhäusern für Logistikaufgaben eingesetzt werden. YuMi könnte etwa Medikamente dosieren, sie dorthin bringen, wo sie im Krankenhaus benötigt werden, medizinisches Versorgungsmaterial für das Krankenhauspersonal bereitstellen oder Bettwäsche direkt in die Zimmer der Patienten liefern. Das ermöglicht es medizinischem Fachpersonal und Laborkräften, sich auf anspruchsvollere Aufgaben zu konzentrieren, wodurch letztlich mehr Patienten behandelt werden können.

Vollautomatisierte Roboter-Arbeitsstation fürs Labor

Yaskawa hat speziell für die Laborautomatisierung den zweiarmigen Roboter Motoman CSDA10F entwickelt. Mit seiner menschenähnlichen Statur und den beiden Armen, die sowohl individuell als auch synchronisiert Bewegungen ausführen können, ist er dank multifunktionaler Werkzeuge und Greifer ausgesprochen vielseitig einsetzbar.

Der zweiarmige Motoman CSDA10F arbeitet mit nahezu jeder vorhandenen Standard-Laborausrüstung und ist in der Lage, mit herkömmlicher Laborausstattung umzugehen, wie sie von Handarbeitsplätzen her bekannt ist: z. B. Petrischalen, Handpipettierern, Inkubatoren oder Reaktionsgefäße. Automatisierungsgerechte Ausstattung, wie Pipettierer mitsamt teurer Spitzen oder Mikrotiterplatten-Bahnhöfe sind zwar hinsichtlich einer Durchsatzverbesserung hilfreich, aber nicht erforderlich.

Die vorhandenen Analytikgeräte werden, mitsamt ihrer software-technischen Anbindung, übernommen, auch wenn sie eigentlich nicht für die klassische Automatisierung optimiert wurden. So sind z. B. teure Liquid-Handlingsysteme – mit ihrem kostspieligen Verbrauchsmaterial – nicht unbedingt erforderlich, da der Roboter diese Aufgabe direkt mit übernehmen kann.

Roboterassistent für die Intubation

Das schnelle und korrekte Einführen eines Beatmungsschlauchs in die Lunge (Intubation) kann das Leben eines Patienten retten. Ein roboterassistiertes System aus Zürich findet mit Bilderkennung auch von allein den Weg in die Luftröhre und unterstützt Ungeübte. Realiti (robotic endoscope-automated via laryngeal imaging for tracheal intubation) findet dank Bilderkennung automatisch den richtigen Weg in die Luftröhre und überträgt den ganzen Vorgang auf einen Videobildschirm.

Das tragbare und einfache Gerät funktioniert wie ein Endoskop, auf das man den Beatmungsschlauch aufzieht und diesen dann in die Luftröhre vorschiebt. An seiner Spitze ist eine Kamera montiert, die nicht nur das Bild laufend auf einen Monitor überträgt, sondern es auch permanent mit gespeicherten Aufnahmen der menschlichen Anatomie im Schlund- und Kehlkopfbereich abgleicht.

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