Staubsaugerroboter

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Reinigungsroboter der Marke TCM
Vorwerk Staubsaugerroboter, basierend auf dem XV-11 von Neato

Staubsaugerroboter – auch Staubsaugroboter, Saugroboter oder Roboterstaubsauger genannt – sind Haushaltsroboter, die selbsttätig Böden reinigen können.

Seit ihrer Etablierung Ende der 1990er als erste Serviceroboter, die Eingang in den Alltag gefunden haben, befinden sich die Roboter für den privaten Gebrauch auf Wachstumskurs. 2018 wurden in Österreich 63.000 Haushaltsroboter verkauft, knapp 80 % davon waren Staubsaugerroboter.[1]

Funktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Staubsaugerroboter sind oft in Form eines ca. 30 cm großen flachen Zylinders oder einer daran angelehnten Geometrie ausgeführt. Beim Durchmesser bzw. der Breite orientieren sich die Hersteller am Abstand von Stuhlbeinen. Es wird versucht, eine möglichst geringe Bauhöhe zu realisieren, um auch unter Möbeln saugen zu können.

Mit steigender Komplexität verfügen die Modelle über eine Anzahl von Sensoren, mit denen sie sich orientieren können. Aufwändige Modelle speichern auch Informationen über Räume und die Basisstation, zu der sie selbstständig nach getaner Arbeit zurückkehren, um sich aufzuladen. Mit Hilfe aufwändiger Elektronik können diese Roboter verschiedene Programme ausführen, wodurch alle für den Staubsaugroboter zugänglichen Stellen in einem Raum und eine entsprechende Reinigungswirkung erreicht werden.

Reinigungsfunktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einfacher Staubwischroboter mit Tuch und Kugel als Antrieb
Unteransicht Reinigungsroboter

Obwohl selbst nicht direkt den Staubsaugern zuzurechnen, stellen Modelle mit statischen Tüchern, die Staub von glatten Hartböden aufnehmen, die einfachste Reinigungsform dar. Die meisten Geräte arbeiten jedoch nach dem Prinzip des Teppichreinigers kombiniert mit einer Staubsaugfunktion: Die Reinigung beruht auf verschiedenen rotierenden Bürsten oder Walzen mit Gummiwischern. Die verwendeten Staubsauger sind im Vergleich mit herkömmlichen Haushaltsstaubsaugern leistungsschwach. Praktisch alle Staubsaugerroboter arbeiten ohne Staubsaugerbeutel, die Auffangboxen mit dem Hausstaub werden einfach im Mülleimer ausgeleert.

Viele Roboter verfügen zusätzlich zum allgemeinen Reinigungsmodus über einen sogenannten Spot-Modus. Dabei wird der Roboter auf eine zu reinigende Stelle gesetzt oder mittels Fernbedienung gesteuert. Dort führt er dann eine intensive Reinigung eines kleinen Bereiches aus, um beispielsweise Verschüttetes aufzusaugen.

Die Stiftung Warentest testete im März 2012 exemplarisch zwei Staubsaugerroboter. Grobschmutz in aufgeräumten Räumen konnten sie bei täglichem Gebrauch recht erfolgreich entfernen. Auf Teppich entfernten sie Staub allerdings nur oberflächlich, zudem pusteten die 2012 getesteten Staubsauger einen Großteil des Feinstaubs wegen ihrer primitiven Filtertechnik wieder in den Raum zurück.[2] In den folgenden Jahren wurden Modelle mit HEPA-Filtern vorgestellt, die mit ihrer sehr viel besseren Filtergüte vor allem Allergikern empfohlen werden.

Laut Testbericht der Stiftung Warentest aus dem Jahr 2015 mit sieben getesteten Saugrobotern ersetzen diese auch 2015 noch keine klassischen Bodenstaubsauger, gegen die sie mangels Saugkraft schlecht abschneiden.[3] Im Test 2017 hat die Stiftung Warentest sechs Roboter getestet. Da die Saugkraft der Roboter bauartbedingt nicht mit konventionellen Staubsaugern vergleichbar ist, wurden sie als eigene Produktgruppe getestet.[4]

Navigation und Steuerung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In 45 Minuten abgefahrene Wege eines Staubsaugerroboters per Langzeitaufnahme
Video eines Staubsaugerroboters in Aktion (Roomba 530)

Einfache Staubsaugerroboter erfassen die Umgebung nur mit einem einzelnen Kollisionssensor. Stößt der Roboter auf ein Hindernis, ändert er seine Richtung. Die ersten Staubsaugerroboter (Beispiel: Sichler Robo-Staubsauger) benötigten hierfür keine Elektronik, bereits mit einer einfachen Federmechanik konnte sich der Staubsaugerroboter nach Kontakt mit einem Hindernis auf der Stelle drehen und eine andere Richtung einschlagen. Mit ausreichender Fahrzeit kann mit dieser einfachen, dem Zufallsprinzip folgenden Logik eine Fläche vollständig erfasst werden.

Komplexe Staubsaugerroboter verwenden Ultraschall, Infrarot-Licht oder Laser, um durch Reflexionen die Entfernung zu einem Gegenstand zu ermitteln. Absturzsensoren ermöglichen das Erkennen von Treppen und Absätzen. Modelle mit aufwendiger Steuerungselektronik und Sensorik sind in der Lage, Kanten zu folgen oder sich im Raum zu orientieren.

Im technisch gehobenen Segment kartieren die meisten Modelle die Räume und reinigen die Flächen bzw. Räume systematisch. Dabei kommen modellspezifisch die vorhandenen Kollisionssensoren und verschiedene aus Trägheitsnavigationssystemen bekannte Techniken von der Odometrie bis hin zu Lidar-Sensoren[5] zum Einsatz. Dies bietet den Vorteil eines kürzeren Reinigungsvorganges praktisch ohne Auslassungsstellen, was im Umkehrschluss zu einer höheren Flächenleistung führt. Chaotisch reinigende Systeme bieten demgegenüber den Vorteil, häufig mehrfach die gleichen Stellen zu überfahren und so auch Restverschmutzungen zu reinigen, der beim ersten Durchgang nicht vollständig aufgenommen wurden. Beim manuellen Staubsaugen erfolgt dies zumeist ganz intuitiv. Erfolgt dies beim navigierenden Roboter erst mit einem zweiten Durchlauf, so wird der Zeitvorteil zumeist wieder aufgehoben. Die erstellten Raumpläne und Fahrmuster können bei Robotern mit entsprechender Softwareanbindung eingesehen werden. iRobot sorgte 2017 für Aufsehen, als die Idee veröffentlicht wurde, die Wohnungspläne an andere Firmen weiterzuverkaufen. Neben der Idee, die Daten auch für andere Anwendungen nutzen zu können, wurden Bedenken bezüglich des Datenschutzes geäußert.[6][7]

Dinge, in denen sich der Roboter verfangen kann, wie z. B. auf dem Fußboden herumliegende Kabel oder Textilien können zu Funktionsstörungen führen oder ggf. auch die daran hängenden Geräte herunterziehen (z. B. Tischleuchte vom Tisch). Die Hersteller empfehlen daher, diese Form von Hindernissen aus dem Arbeitsbereich der Geräte zu entfernen bzw. den Arbeitsbereich durch Absperrungen entsprechend einzugrenzen.

In Abhängigkeit vom Bodenbelag kann es bei einzelnen Modellen Probleme geben, da die Absturzsensoren auf einigen dunklen Fliesen nicht funktionieren und sich das Gerät dann sicherheitshalber abschaltet.[8]

Reinigungsdauer und -fläche[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einfachere Modelle reinigen bis zur Erschöpfung des Akkus. Andere Modelle richten ihre Reinigungsdauer an der intern eingestellten oder einer auf Basis von abgemessenen Strecken berechneten Reinigungszeit aus. Viele Roboter sind in der Lage, bei erschöpftem Akku automatisch zur Ladestation zurückzukehren und sich selbstständig wieder aufzuladen. Geräte mit entsprechender Kartierungs- und Navigationsfunktion können nach dem Ladevorgang die Reinigungstätigkeit an der letzten Stelle fortsetzen, bis die gesamte erfasste Fläche gereinigt wurde. Die Reinigungsdauer pro Akkuladung liegt bei den meisten Modellen zwischen einer halben und zwei Stunden.

Modelle mit einer Zeitsteuerung sind in der Lage, mehrere Tage ohne Eingriff unbeaufsichtigt ihren Dienst zu versehen. Begrenzender Faktor für den vollständig autonomen Dienst ist dann zumeist das Fassungsvermögen des Staubbehälters. Auch hier verfügen einige Modelle bereits über Sensoren, die einen vollen Behälter anzeigen und den Roboter dann stilllegen. Die Behältergröße ist in der Regel nur für sehr wenige Reinigungsdurchgänge dimensioniert. Einige wenige Roboter können ihre internen Staubbehälter an der Basisstation selbstständig entleeren.

Angaben zu Flächen, die die Roboter in einem Arbeitsgang, bzw. mit einer Akkuladung reinigen können, stammen sehr oft von Händlern und Bewertungsseiten. Sie liegen je nach Modell bei 40 bis zu über 180 m². In der Praxis ist vor allem der Untergrund einer der bestimmenden Faktoren. Auf weichen Teppichböden ist der Energieverbrauch wesentlich höher und oft die Fahrgeschwindigkeit geringer, als auf harten Böden, wie z. B. Laminat.

Zubehör[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Neben der normalerweise mitgelieferten Ladestation stellen Fernbedienungen und Vorrichtungen zu Begrenzung der Reinigungsfläche das häufigste Zubehör. Oft wird es auch bereits im Set angeboten.

Für die Flächenbegrenzung kommen verschiedene Techniken zum Einsatz. Einige Hersteller nutzen Infrarotlichtsperren, die einen unsichtbaren Lichtstrahl aussenden. Oft werden sie auch als virtuelle Wand bzw. mit ihrer englischen Bezeichnung virtual wall bezeichnet. Erkennt der Roboter den Lichtstrahl, so ändert er seine Richtung. Neben linienförmigen Lichtschranken, die beispielsweise Türöffnungen sperren oder Räume teilen können, gibt es auch Geräte, die über einen bestimmten Bereich eine Sperrzone legen. Ein häufiges Beispiel für deren Anwendung sind Tierfutternäpfe, die nicht angestoßen werden sollen. Andere Firmen nutzen Magnetstreifen, die auf dem Boden ausgelegt werden. Sensoren im Roboter erkennen ihn ähnlich der Infrarotlichtsperre und meiden den abgesperrten Bereich.

Geschichte und Verbreitung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Elektrische Bodenreinigungsmaschine, Zeichnung von 1899
Trilobite 2.0 von Electrolux (2004)
Saugroboter XV-11 von Neato Robotics (2010)

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

2001 war der weltweit erste autonome Staubsauger im Handel erhältlich: der Trilobite von Electrolux.[9] Der in Schweden erfundene und nach einem dreilappigen Gliederfüßler aus dem Paläozoikum benannte Prototyp hatte bereits 1996 seinen ersten medialen Auftritt erlebt: in der BBC-Sendung Tomorrow's World.[10] Seine Schwächen – er kollidierte mit Gegenständen und hielt vor Wänden an, weshalb einige Stellen ungereinigt blieben – mussten vor der Marktreife allerdings noch ausgeräumt werden. 2004 erschien die überarbeitete Ausgabe: der Trilobite 2.0.[9]

Ebenfalls 2001 datiert die Vorstellung eines Staubsauger-Roboters durch das britische Technologieunternehmen Dyson: Der DC06 war jedoch zu schwer und zu langsam und ging daher nie in die Serienproduktion. 2002 folgte ein Robovac des amerikanischen Technologie-Unternehmens iRobot: der mit einer Reihe von Basissensoren ausgestattete Roomba. Das Gerät konnte Hindernisse aufspüren und ihnen ausweichen sowie steile Abgründe erkennen und vermeiden, eine Treppe hinunterzustürzen. Der Roomba wurde schnell populär und gab den Anstoß zu weiteren Entwicklungen.[10]

2010 führte Neato Robotics den Saugroboter XV-11 mit laserbasierter Kartierung anstelle des herkömmlichen Ultraschalls ein.[11] 2015 folgten kamerabasierte Kartierungen von Dyson (360 Eye) und iRobot (Roomba 980).[12][13]

Verbreitung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach Angaben der International Federation of Robotics wurden 2008 weltweit ca. 940.000 Staubsaugerroboter verkauft, beinahe 50 % mehr als 2007. Bis zum Jahr 2012 sei ein Anstieg von 4,4 Millionen auf 4,8 Millionen für alle Haushaltsroboter (Staubsauger, Rasenmäher, Fensterreiniger u. ä.) zu erwarten.[14] 2018 wurden weltweit mehr als 11,6 Millionen Roboter-Staubsauger und -Bodenreiniger verkauft. Zählt man alle anderen Haushaltsroboter wie Rasenmäher und Poolreiniger hinzu, sind es über 12,2 Millionen Serviceroboter. Bis 2020 sei ein Anstieg auf 25,5 Millionen (30,4 minus 4,9 Mio. für Unterhaltungsroboter), bis 2022 auf 55,2 Millionen (61,1 minus 5,9 Mio.) Haushaltsroboter zu erwarten.[15]

Hersteller[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Staubsaugerroboter werden vorwiegend in Europa, USA und Asien hergestellt. In den USA und Asien sind vor allem auf Roboter spezialisierte Hersteller anzutreffen. In Europa, speziell Deutschland, vervollkommnen die klassischen Reinigungsgeräte-Hersteller ihre Produktpalette mit Staubsaugerrobotern. Die Funktions- und Preisunterschiede zwischen den angebotenen Modellen können erheblich sein. Folgend sind die wichtigsten Unternehmen und ihre Modellreihen aufgelistet (Stand: 2020):

USA und Asien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • iRobot, USA: Roomba
  • Neato Robotics, USA (seit 2017 zu Vorwerk): Botvac
  • ECOVACS Robotics, China: DEEBOT
  • Techtronic Industries TTI, China: Dirt Devil
  • ILIFE Robot, USA – in Europa ZACO, Deutschland: A- und V-Serie
  • HOBOT, USA – in Europa Sichler, Deutschland: Legee
  • eufy (Marke von Anker Innovations), USA: RoboVac
  • Samsung, Südkorea: POWERbot
  • Bagotte, USA: BG
  • Xiaomi, China: Roborock (früher Mi Robot Vacuum)

Europa[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Dyson, Großbritannien: Heurist
  • Vorwerk, Deutschland: Kobold VR
  • AEG, Deutschland: RX, in der Schweiz Electrolux PUREi
  • Kärcher, Deutschland: RC (RoboCleaner)
  • Rowenta, Deutschland: Explorer
  • Miele, Deutschland: Scout RX

Bodenwischroboter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Immer mehr Hersteller von Staubsaugerrobotern bieten mittlerweile auch Bodenwischroboter oder Kombigeräte als Saug-Wisch-Roboter an. Dabei werden die reinen Wischroboter i. d. R. als neue Produktlinie gesehen und unter einem anderen Modellnamen vertrieben. Die Kombigeräte haben bisher nur bei Bagotte eine andere Bezeichnung. (Stand: 2020)

Explizite Wisch-Roboter führen iRobot (Braava jet) und Sichler (NX), Saug-Wisch-Roboter die Unternehmen Ecovacs, iLife/Zaco, Hobot, Rowenta und Bagotte (BL).

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Heinz W. Katzenmeier: Reinigungsroboter selbstgebaut. Elektor, Aachen 2006, ISBN 3-89576-166-4.
  • Tod E. Kurt: Hacking Roomba, Wiley & Sons, Indianapolis, IN 2006, ISBN 978-0-470-07271-4 (englisch).
  • Eberhard Veit: Roboterstaubsauger für den Haushalt: Entwicklung eines Funktionsmodells mit Steuerungsalgorithmus. München 1999, DNB 960463364 (Dissertation TU München 2000, 162 Seiten).

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: Staubsaugerroboter – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Stefanie Bruckbauer: Die Robotisierung der heimischen Haushalte. In: elektro.at. 17. Juni 2019, abgerufen am 12. Juni 2020.
  2. Saugroboter von iRobot und Samsung – Mehr als ein Spielzeug. In: test 03/12. Stiftung Warentest, 29. März 2012, abgerufen am 5. September 2017.
  3. Saugroboter im Test – Was die kleinen Putzhilfen taugen. In: test 02/15. Stiftung Warentest, 20. Februar 2015, abgerufen am 5. September 2017.
  4. Saugroboter im Test – Das leisten auto­nome Staubsauger. In: test 02/17. Stiftung Warentest, 3. Februar 2017, abgerufen am 5. September 2017.
  5. Beispiele für Geräte mit Lidar-Sensoren: Neato Botvac D85, Vorwerk KoboldVR200 oder Xiaomi Mi Robot
  6. Martin Holland: Roomba: Hersteller der Staubsaugerroboter will Karten der Wohnungen verkaufen. In: heise.de. 25. Juli 2017, abgerufen am 12. Juli 2018.
  7. Staubsaugroboter: iRobot will Karten von Nutzerwohnungen teilen. In: Spiegel Online. 27. Juli 2017, abgerufen am 21. Januar 2020.
  8. Hilfe! Wo bin ich? In: Computer Bild. Nr. 4, 2018, S. 108 (Der Bericht bezieht sich auf das Modell iRobot Roomba 980. Die Inkompatibilität mit bestimmten dunklen Böden wurde laut Artikel vom Hersteller bestätigt.).
  9. a b The Trilobite 2.0 (archiviert von trilobite.electrolux.com) (englisch)
  10. a b Invention of Robotic Vacuum Cleaners. In: vacuumcleanerhistory.com. Abgerufen am 20. Juni 2020 (englisch).
  11. Neato XV-11 robotic vacuum review. In: Engadget. 24. August 2010, abgerufen am 20. Juni 2020 (englisch).
  12. „Dyson 360 Eye“. Ein Computer saugt das Wohnzimmer. In: faz.net. 5. September 2014, abgerufen am 20. Juni 2020.
  13. iRobot Brings Visual Mapping and Navigation to the Roomba 980. In: IEEE Spectrum. 16. September 2015, abgerufen am 20. Juni 2020 (englisch).
  14. Executive Summary of 1. World Robotics 2009 Industrial Robots, 2. World Robotics 2009 Service Robots. (PDF; 51,9 KB) In: worldrobotics.org. International Federation of Robotics Statistical Department, 16. September 2009, archiviert vom Original am 15. Februar 2010; abgerufen am 24. Januar 2010 (englisch).
  15. Executive Summary World Robotics 2019 Service Robots. (PDF) In: ifr.org. IFR International Federation of Robotics – Free Downloads, abgerufen am 13. Juni 2020 (englisch).