RETO DE LA CONECTIVIDAD INTELIGENTE: APROVECHAR EL POTENCIAL DE UN ROBOT DE LIMPIEZA AUTÓNOMO

Con el Kira B 50, la empresa Alfred Kärcher SE & Co. KG ha desarrollado un innovador robot de limpieza que limpia de forma autónoma los suelos de edificios comerciales. Con el fin no solo de lograr un resultado de limpieza brillante, sino también de que los clientes pudieran aprovechar al máximo sus ventajas, debían implementarse junto con Zoi tres requisitos relacionados con las TI:

1. ACTUALIZACIONES PERIÓDICAS 

Crear una forma de conectar el robot de limpieza a la nube de AWS mediante comunicaciones móviles y actualizar el software con regularidad. Las actualizaciones no solo se llevan a cabo en el sistema operativo y en las aplicaciones, sino también en los componentes periféricos como los sensores.

2. COMUNICACIÓN INTELIGENTE 

Integrar una interfaz de comunicación en el robot de limpieza para que tanto los clientes finales como el Servicio Técnico de Kärcher pudieran supervisar el estado del funcionamiento. 

Para ello, debían transmitirse datos de telemetría para que los clientes finales pudieran supervisar y configurar los ajustes del robot de limpieza en un panel de control basado en un navegador en el backend de la nube. 

Los técnicos de servicio cualificados también debían disponer de un acceso ampliado para realizar ajustes en profundidad en la máquina, ver los archivos de registro y, de este modo, planificar de la mejor manera posible cualquier llamada de servicio necesaria.

3. ACCESO DEL TÉCNICO SIN CONEXIÓN MÓVIL 

Establecer una conexión directa entre el ordenador portátil del técnico de servicio y el robot de limpieza, ya que el robot también se utiliza en entornos en los que la conexión por teléfono móvil a la infraestructura de la nube es poco posible o incluso inexistente. Por lo tanto, el servicio en el robot de limpieza debía garantizarse con independencia de si hay disponible una conexión de telefonía móvil.

CÓMO SE CONECTA EL KIRA B 50 A LA NUBE DE AWS

Para que el robot de limpieza Kira B 50 pueda comunicarse sin problemas con la nube de Kärcher, basada en la nube de AWS, así como con el software de servicio del técnico, Zoi ha desarrollado un software de pasarela. Hay dos formas de establecer una conexión de datos con la máquina para garantizar la conectividad:

• La primera opción de conexión proporciona una conexión de datos segura a través de la red móvil pública al AWS IoT Core. Esto permite tanto al cliente como a los técnicos de servicio comunicarse fácilmente con el robot de limpieza. 
• La segunda conexión de datos se establece a través de un router WLAN instalado en el robot que conecta con el portátil del proveedor de servicios.

Para asegurarnos de que el robot estaba siempre actualizado, creamos un canal CI/CD. Asimismo, se crearon paquetes de software para todas las aplicaciones, que se distribuyeron a los robots mediante un proceso de actualización.

COMUNICACIÓN IOT EFICIENTE MEDIANTE SOFTWARE DE PASARELA E INTEGRACIÓN CON AWS

En el primer paso de la implementación, desarrollamos un software de pasarela para acceder a la imagen de proceso del robot de limpieza. La pasarela se implementa como un componente independiente dentro del sistema operativo del robot. La pasarela puede recuperar información de otras aplicaciones, como la navegación, a través de una funcionalidad de intercomunicación disponible en el sistema operativo y ponerla a disposición del backend de AWS para su posterior procesamiento.

Sin embargo, también hay componentes del sistema en el robot de limpieza que no son accesibles a través de la funcionalidad de intercomunicación del sistema operativo, como un sistema de bus CANopen o una base de datos local para almacenar configuraciones. Para acceder a estos componentes del sistema, hemos integrado las interfaces correspondientes en el software de pasarela.

Una vez completada esta implementación, la pasarela puede comunicarse con todos los componentes necesarios del sistema.

Se eligió el servicio IoT Core de AWS como punto de enlace de AWS para la transmisión de datos de telemetría de todos los robots de limpieza. De este modo, todos los estados del sistema se pueden transmitir al backend de TI en la nube de AWS mediante mensajes MQTT. 

Para que los técnicos de servicio puedan acceder al robot de limpieza aunque no haya conexión de datos de telefonía móvil, se puede abrir un punto de acceso WLAN dentro de la máquina. El técnico de servicio se conecta directamente a la máquina con su ordenador portátil a través de este punto de acceso. Para aprovechar los efectos sinérgicos de la conexión de datos ya existente entre el robot de limpieza y la infraestructura de AWS, se replicó la infraestructura de AWS —consistente en un IoT Core e IoT Jobs— dentro del software de servicio instalado en el PC del técnico de servicio.

Es importante garantizar que los dispositivos IoT puedan supervisarse y actualizarse sobre el terreno durante años. Para ello, creamos un proceso de compilación automatizado para todo el sistema operativo, incluidas todas las aplicaciones. La imagen reproducible creada de este modo puede replicarse de forma automática en las máquinas. 

En concreto, dentro del robot autónomo de limpieza se forman dos particiones. Una partición contiene el sistema operativo que se está utilizando actualmente. La nueva imagen del sistema operativo se instala en una segunda partición inactiva. Tras una actualización correcta, el Kira B 50 se reinicia y el cargador de arranque GRUB selecciona la nueva imagen. Si se produce un arranque defectuoso del sistema debido a una actualización defectuosa, el robot de limpieza autónomo retrocede al último sistema operativo que funcionó.

La atención se centró entonces en la conexión de datos entre la pasarela y el mundo exterior. Esto requería la creación de interfaces para los técnicos de servicio, así como la integración con AWS. Así pues, añadimos dos interfaces a la puerta de enlace: AWS Endpoint, que permite la conexión con AWS, y Service Endpoint, que permite a los técnicos de servicio acceder al robot.

ACERCA DE KÄRCHER

Alfred Kärcher SE & Co. KG tiene su sede en Winnenden, Alemania, y cuenta con 150 filiales en 80 países. Es el principal proveedor mundial de tecnología de limpieza y es quizá más conocido por sus limpiadoras de alta presión y su gama de productos y servicios para la limpieza profesional de oficinas, hoteles y supermercados. Esta empresa familiar emplea a unas 15 000 personas y cuenta con más de 85 años de historia.

AWS y Service Endpoint crean interfaces con el mundo exterior.

De un vistazo: Todo lo que el Kira B 50 necesita para realizar actualizaciones de forma segura y fiable.

El sistema operativo se comunica a través de la pasarela con el resto de componentes del sistema del robot de limpieza.