Multi-Robot Preemptive Task Scheduling with Fault Recovery: A Novel Approach to Automatic Logistics of Smart Factories

Abstract

This paper presents a novel approach for Multi-Robot Task Allocation (MRTA) that introduces priority policies on preemptive task scheduling and considers dependencies between tasks, and tolerates faults. The approach is referred to as Multi-Robot Preemptive Task Scheduling with Fault Recovery (MRPF). It considers the interaction between running processes and their tasks for management at each new event, prioritizing the more relevant tasks without idleness and latency. The benefit of this approach is the optimization of production in smart factories, where autonomous robots are being employed to improve efficiency and increase flexibility. The evaluation of MRPF is performed through experimentation in small-scale warehouse logistics, referred to as Augmented Reality to Enhanced Experimentation in Smart Warehouses (ARENA). An analysis of priority scheduling, task preemption, and fault recovery is presented to show the benefits of the proposed approach.

Decisão Consensual em Sistemas Multirrobôs

“…O artigo publicado em [Kalempa et al 2021a] apresenta um escalonador para resolver o problema MRTA, baseado em políticas prioritárias e preempc ¸ão de processos. A abordagem é chamada de Multi-Robot Preemptive Process Scheduling with Fault Resilience (MRPF).…”

“…Isso é possível pois o processo logístico foi decomposto em vários estados específicos, agrupados em super estágios para cada setor. Dessa forma, esses estágios foram organizados em uma máquina de estado global que representa todo o processo de logística do armazém [Kalempa et al 2021a]. As transic ¸ões da máquina de estado indicam a direc ¸ão que as empilhadeiras podem seguir, o que evita possíveis colisões entre elas.…”

“…Essa tese apresentou uma nova abordagem resiliente à falha baseada em decisões consensuais para tratar o problema de alocac ¸ão de processos para sistemas multirrobôs. A abordagem denominada Consensual Fault-Resilient Behaviour é baseada nas duas abordagens prévias também apresentadas nessa tese: abordagem de Escalonamento Preemptivo de Processos para Sistemas Multirrobôs com Resiliência à Falha [Kalempa et al 2021a] e abordagem de Comportamento Ternário-Hierárquico Coletivo Resiliente à Falha [Kalempa et al 2020a]. As abordagens prévias desprezavam características importantes dos robôs no momento de tratar a substituic ¸ão de um robô com falhas.…”

“…O documento de tese completo pode ser acessado em https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27084. Esse trabalho foi contribuic ¸ão direta para um congresso [Kalempa et al 2018], dois capítulos de livros [Kalempa et al 2020b] [Kalempa et al 2021b] e duas revistas internacionais [Kalempa et al 2020a] [Kalempa et al 2021a]. Contribuic ¸ões secundárias deste trabalho estão presentes em um congresso [Limeira et al 2019], um capítulo de livro [Limeira et al 2020] e duas revistas internacionais [Piardi et al 2019] [Limeira et al 2021].…”

Cooperative Path Planning for Object Transportation with Fault Management

“…Fault resilience based on hierarchical plans has been achieved through collective behavior of multiple robot [16]. Based on the plan it has obtained a ternary decision.…”