3D-Ultraschall macht Reinigungsroboter alltagstauglicher

Im Gegensatz zu klassischen Industrieanwendungen mit klar definierten Arbeitsräumen bewegen sich autonome Reinigungsroboter frei in offenen, dynamischen Umgebungen. Sporthallen, Schulen, Logistikzentren oder Produktionsbereiche sind geprägt von Personenverkehr, temporären Hindernissen und wechselnden Situationen. Menschen bewegen sich durch Gänge und Gabelstapler passieren Kreuzungen. Gleichzeitig werden Objekte wie Paletten, Taschen oder Werkzeuge häufig spontan im Arbeitsbereich abgelegt. „Die Einsatzumgebungen sind hochdynamisch und verändern sich laufend – genau darauf müssen autonome Reinigungsroboter vorbereitet sein“, erklärt Roger Kaiser, Head of Robotics bei Cleanfix.

Besonders herausfordernd sind dabei kleine, flache oder teilverdeckte Hindernisse in Bodennähe sowie im unmittelbaren Arbeitsumfeld. Dazu zählen Abfälle, Sportequipment oder Werkzeuge, aber auch Gabelstaplerzinken, Palettenkanten oder überhängende Lasten in Lagergängen. Klassische 2D-Sensorik erfasst solche Objekte oft nur unzureichend – Kollisionen, Stopps oder ineffiziente Umwege können die Folge sein. Da autonome Reinigung auf den dauerhaften, wiederholten Einsatz auf großen Flächen ausgelegt ist, wirken sich selbst kurze Unterbrechungen unmittelbar auf Effizienz und Wirtschaftlichkeit aus.

ADAR ersetzt 14 lineare Ultraschallsensoren

Mit ADAR integriert Cleanfix erstmals eine vom norwegischen Start-up Sonair entwickelte 3D-Ultraschallsensorik zur räumlichen Hinderniserfassung. In früheren Generationen kamen bis zu 14 lineare Ultraschallsensoren zum Einsatz, die jeweils nur begrenzte Bereiche abdeckten. ADAR vereint diese Funktionen in einem einzigen Sensor und erzeugt eine dreidimensionale Punktwolke der Umgebung mit einem besonders großen Sichtfeld von bis zu 180 × 180 Grad.

Technisch basiert ADAR auf einem MEMS-Ultraschall-Array mit elektronischem Beamforming. Ultraschallimpulse werden in alle Richtungen ausgesendet. Die reflektierten Signale werden verarbeitet und zu einem dreidimensionalen Umgebungsmodell zusammengeführt. Dadurch erkennt der neue RA660 Navi XL auch kleine, bodennahe oder teilweise verdeckte Hindernisse frühzeitig – unabhängig davon, ob sie sich direkt vor dem Roboter befinden, seitlich in den Fahrweg ragen oder sich in unmittelbarer Nähe von Menschen befinden.

Roboterdichte steigt weltweit auf Rekordniveau

Der Einsatz von Robotern hat 2024 weltweit einen neuen Höchststand erreicht. Vor allem Westeuropa, aber auch Asien und Nordamerika treiben die industrielle Automatisierung spürbar voran.

Redaktion Automation NEXT

Die daraus gewonnenen Wahrnehmungsdaten werden in das Steuerungssystem des Roboters eingespeist und beeinflussen dort Navigation und Bewegungsverhalten in Echtzeit. So wird ein ruhiger, vorhersehbarer Betrieb in dynamischen und gemeinsam genutzten Umgebungen unterstützt. Ein Vorteil dieser Technologie liegt in den physikalischen Eigenschaften des Ultraschalls: Er ist weitgehend unempfindlich gegenüber Staub, Nässe, Dunkelheit sowie transparenten oder stark reflektierenden Oberflächen. Auf diese Weise ergänzt ADAR die bestehende Navigationsarchitektur um eine lichtunabhängige Hinderniserkennung.

„Für uns war ausschlaggebend, dass die Wahrnehmung auch unter schwierigen Bedingungen stabilbleibt. Nur so lässt sich autonomes Reinigen im Alltag zuverlässig skalieren“, erläutert Kaiser.

Stabiles Systemverhalten durch robuste Wahrnehmung

Ein zentrales Entwicklungsziel des überarbeiteten Robotermodells war ein möglichst stabiles, vorhersehbares Systemverhalten im täglichen Betrieb. In der Praxis zeigen sich dabei die Grenzen alternativer Wahrnehmungskonzepte: Kamera- oder lidarbasierte Sensorsysteme können in staubigen oder feuchten Umgebungen zu Fehlinterpretationen führen, etwa wenn Partikel oder Reflexionen fälschlich als Hindernisse erkannt werden.

Dank der robusten Umfelderfassung mit ADAR werden die typischen Umwelteinflüsse deutlich seltener als Hindernisse fehlinterpretiert. In der Praxis zeigt sich das in weniger ungeplanten Stopps und einem gleichmäßigeren Bewegungsablauf – insbesondere auf offenen Flächen oder in Bereichen, in denen auch Menschen arbeiten. „Unsere Kunden bewerten keinen Algorithmus, sondern Ergebnisse: möglichst wenige Unterbrechungen, planbare Einsätze und ein System, das über Stunden zuverlässig arbeitet“, fasst Kaiser zusammen.

Hoher Datenschutz, hohe Wirtschaftlichkeit

Der RA660 Navi XL kommt ohne Kameras aus. Somit erfasst und speichert er keine Bilddaten, sondern nutzt ausschließlich Sensordaten, um zu navigieren und Hindernisse zu erkennen. Das erleichtert den Einsatz in sensiblen Umgebungen , in denen Personen, vertrauliche Prozesse oder schützenswerte Informationen präsent sind – etwa in Schulen, Sporthallen, öffentlichen Einrichtungen, Industrie- oder Verwaltungsgebäuden. Datenschutz entsteht hier nicht nur durch Absicherung, sondern durch den konsequenten Verzicht auf bildgebende Erfassung.

Ein weiterer Vorteil: Der Wartungsaufwand ist gering, denn ADAR benötigt keine optischen Linsen oder Abdeckungen, die regelmäßig gereinigt werden müssten. Dadurch reduzieren sich Stillstandszeiten und Serviceeinsätze – ein relevanter Faktor für Betreiber mit mehreren Geräten. Im täglichen Betrieb bedeutet das weniger manuelle Eingriffe und eine höhere Systemverfügbarkeit, insbesondere bei unbeaufsichtigtem oder nächtlichem Einsatz. Gerade im Flottenbetrieb senkt dies die Total Cost of Ownership und begünstigt die Skalierbarkeit autonomer Reinigungslösungen.

Integration in ein robustes Gesamtsystem

Cleanfix setzt bewusst auf eine schlanke Sensorarchitektur. Dank des großen Sichtfelds von 180 × 180 Grad und der echten räumlichen 3D-Wahrnehmung kann ADAR mehrere spezialisierte Einzelsensoren ersetzen und reduziert so die Anzahl einzelner Sensorkomponenten im System deutlich – insbesondere im Vergleich zu kameraintensiven Ansätzen. Weniger Komponenten bedeuten weniger Verkabelung, weniger potenzielle Fehlerquellen und eine höhere Zuverlässigkeit – sowohl im täglichen Betrieb als auch in der Serienproduktion. 

Neben der Sensorik wurde auch der Roboter weiterentwickelt. Ein neues Chassis mit verbessertem Wartungszugang, IP66-geschützte Elektronik und ein überarbeiteter Fahrantrieb tragen zur mechanischen Robustheit und Langlebigkeit bei. Der RA660 Navi XL ist gemäß IEC 63327 für autonome Reinigungsmaschinen ausgelegt. Die verbesserte Umfelderfassung durch ADAR sorgt für ein ruhiges, vorhersehbares Systemverhalten und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur funktionalen Sicherheit. Ergänzt wird dies durch ein integriertes Sicherheitswarnlicht (BlueSpot), Status-LEDs und akustische Signale zur aktiven Umfeldkommunikation sowie ein überarbeitetes Bedienkonzept mit neuer Benutzeroberfläche. Perspektivisch befindet sich ADAR zudem im Prozess einer Sicherheitszertifizierung nach PL d / SIL 2.

Fazit: Robuste Technologie für alle Unwägbarkeiten des Reinigungsalltags

Mit der neuen Generation des RA660 Navi XL nutzt Cleanfix moderne Sensortechnologie, um autonome Robotik noch besser auf die Herausforderungen des Reinigungssalltags anzupassen. Die Integration der 3D-Ultraschallsensorik ADAR bildet einen zentralen Baustein für eine robuste, lichtunabhängige Umfelderfassung und ein stabiles, planbares Systemverhalten – auch unter wechselnden Bedingungen. 

Damit leistet der neue Roboter nicht nur einen Beitrag zur Effizienz und Wirtschaftlichkeit autonomer Reinigung, sondern unterstützt auch den sicheren und vorhersehbaren Betrieb. Und die Reise geht weiter: Cleanfix wird die Erfahrungen mit dem neuen Reinigungsroboter nutzen, um künftige Maschinen und Produktgenerationen so weiterzuentwickeln, dass Wahrnehmung, Sicherheit und Praxistauglichkeit zusammengedacht werden.