Подход к распределению задач технологического процесса среди неоднородных участников кртс с учетом их состояния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описываются результаты серии экспериментов для задач формирования оптимального состава исполнителей и минимизации времени выполнения задач технологического процесса (по три случая для каждой задачи, отражающие три реализованных механизма решения). Представлены показатели эффективности распределения задач между участниками и оценки эффективности взаимодействия людей и коботов. Показан обзор вычислительных экспериментов других авторов, посвященных распределению задач в многоагентных и коллаборативных робототехнических системах (КРТС). Представлен качественный сравнительный анализ полученных результатов экспериментов, проведена оценка условий и результатов экспериментов на основе сформированных показателей оценки эффективности взаимодействия людей и коботов и эффективности распределения задач между участниками. Анализ показывает сопоставимые результаты по минимизации времени выполнения задач с использованием авторских решений по сравнению с рассмотренными работами. Следует отметить, что авторская постановка задач распределения работ в КРТС по сравнению со другими работами обладает комплексностью. В частности, во всех моделируемых задачах (подбор оптимального состава исполнителей, все варианты минимизации времени выполнения задач технологического процесса и затрат) обязательно проверяется требование коллаборации людей и коботов (совместное выполнение любой задачи хотя бы одним коботом и хотя бы одним человеком), при этом отслеживается степень задействования каждого участника. Кроме того, в случае подбора оптимального количества людей и коботов из состава КРТС осуществляется проверка выполнимости технологического процесса расчетным составом участников.

Об авторах

Ринат Романович Галин

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: grr@ipu.ru
Москва

Марк Владиславович Мамченко

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: markmamcha@gmail.com
Москва

Сания Болаткызы Галина

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: kameshevasaniya@gmail.com
Москва

Василий Александрович Зорин

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: v.a.zorin@mail.ru
Москва

Список литературы

  1. ГАЛИН Р.Р., ГАЛИНА С.Б., МАМЧЕНКО М.В. Подход к распределению работ в коллаборативной робототех-нической системе с учетом модели рабочего простран-ства и динамического переназначения исполнителей // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. – 2023. – Т. 6, №116. – С. 21–32.
  2. ГАЛИН Р.Р., ШИРОКИЙ А.А., МАГИД Е.А. и др. Эф-фективное функционирование смешанной неоднородной команды в коллаборативной робототехнической си-стеме // Информатика и автоматизация. – 2021. – Т. 20, №6. – С. 1224–1253.
  3. ПЕТРЕНКО В.И., ТЕБУЕВА Ф.Б., ГУРЧИНСКИЙ М.М. и др. Алгоритм планирования последовательности вы-полнения задач агентами роевых робототехнических систем в условиях неполноты информации // Сборник материалов V Международной научно-практической конференции «Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов». – 2022. – С. 160–169.
  4. ALI A., AZEVEDO‑SA H., TILBURY D.M. et al. Heteroge-neous human–robot task allocation based on artificial trust // Scientific Reports. – 2022. – Vol. 12, No. 1. – P. 1–15.
  5. ALI A., AZEVEDO-SA H., TILBURY D.M. et al. Using Trust for Heterogeneous Human-Robot Team Task Alloca-tion // AAAI Fall Symposium on AI for HRI. – 2021. – P. 1–4.
  6. CHEN F., SEKIYAMA K., CANNELLA F. et al. Optimal subtask allocation for human and robot collaboration within hybrid assembly system // IEEE Trans. on Automation Sci-ence and Engineering. – 2013. – Vol. 11, No. 4. – P. 1065–1075.
  7. CHOWDHURY M., MAIER M. Local and nonlocal human-to-robot task allocation in fiber-wireless multi-robot net-works // IEEE Systems Journal. – 2017. – Vol. 12, No. 3. – P. 2250–2260.
  8. DARVISH K., BRUNO B., SIMETTI E. et al. Interleaved online task planning, simulation, task allocation and motion control for flexible human-robot cooperation // 27th IEEE Int. Symposium on Robot and Human Interactive Communi-cation (RO-MAN-2018). – 2018. – P. 58–65.
  9. DJEZAIRI S., AKLI I., ZAMOUM R.B. et al. Mission alloca-tion and execution for human and robot agents in industrial environment // 27th IEEE Int. Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN-2018). – 2018. – P. 796–801.
  10. FUSARO F., LAMON E., DE MOMI E. et al. An integrated dynamic method for allocating roles and planning tasks for mixed human-robot teams // 30th IEEE Int. Conf. on Robot & Human Interactive Communication (RO-MAN-2021). – 2021. – P. 534–539.
  11. GALIN R.R., GALINA S.B. Numerical Modeling Results of Work Allocation Algorithm in Collaborative Robotic Sys-tem // Int. Russian Automation Conference (RusAutoCon-2024). – 2024. – P. 843–848.
  12. GALIN R.R., MAMCHENKO M.V., GALINA S.B. Task Al-location Methodology in Collaborative Robotic Systems // Int. Russian Automation Conference (RusAutoCon-2023). – 2023. – P. 1004–1009.
  13. GALIN R., SHIROKY A., MAGID E. et al. Effective Func-tioning of a Mixed Heterogeneous Team in a Collaborative Robotic System // Informatics and Automation. – 2021. – Vol. 20, No. 6. – P. 1224–1253.
  14. GALINA S.B., GALIN R.R. Approach to Efficient Task Allo-cation and Cost Minimization in Collaborative Robotic Sys-tems // International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon-2023). – 2023. – P. 574–579.
  15. HABIBIAN S., LOSEY D.P. Encouraging human interaction with robot teams: Legible and fair subtask allocations // IEEE Robotics and Automation Letters. – 2022. – Vol. 7, No. 3. – P. 6685–6692.
  16. HAM A., PARK M.J. Human-robot task allocation and scheduling: Boeing 777 case study // IEEE Robotics and Au-tomation Letters. – 2021. – Vol. 6, No. 2. – P. 1256–1263.
  17. HOWARD A.M. Role allocation in human-robot interaction schemes for mission scenario execution // Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA-2006). – 2006. – P. 3588–3594.
  18. JOHANNSMEIER L., HADDADIN S. A hierarchical hu-man-robot interaction-planning framework for task alloca-tion in collaborative industrial assembly processes // IEEE Robotics and Automation Letters. – 2016. – Vol. 2, No. 1. – P. 41–48.
  19. JUNG Y., KIM H., SUH K.D. et al. Human-Centered Dy-namic Service Scheduling Approach in Multi-Agent Envi-ronments // Applied Sciences. – 2022. – Vol. 12, No. 21, 10850. – P. 1–18.
  20. KARAMI H., DARVISH K., MASTROGIOVANNI F. A task allocation approach for human-robot collaboration in product defects inspection scenarios // 29th IEEE Int. Conf. on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN-2020). – 2020. – P. 1127–1134.
  21. LEE M.L., BEHDAD S., LIANG X. et al. Task allocation and planning for product disassembly with human–robot collaboration // Robotics and Computer-Integrated Manufac-turing. – 2022. – Vol. 76, No. 102306. – P. 1–15.
  22. LI X., ZHANG Z., WU D.D. et al. A multi-robot allocation model for multi-object based on Global Optimal Evaluation of Revenue // Int. Journal of Advanced Robotic Systems. – 2021. – Vol. 18, No. 6. – P. 1–18.
  23. LIPPI M., MARINO A. A mixed-integer linear programming formulation for human multi-robot task allocation // 30th IEEE Int. Conf. on Robot & Human Interactive Communica-tion (RO-MAN-2021). – 2021. – P. 1017–1023.
  24. MAMCHENKO M.V., GALINA S.B. Modified Algorithm and Simulation Tool for Task Allocation and Work Distribu-tion in Collaborative Robotic Systems for Technological Processes // Int. Russian Automation Conference (RusAu-toCon-2024). – 2024. – P. 691–696.
  25. MINA T., KANNAN S.S., JO W. et al. Adaptive workload allocation for multi-human multi-robot teams for independ-ent and homogeneous tasks // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 152697–152712.
  26. NOORMOHAMMADI-ASL A., AYUB A., SMITH S.L., DAUTENHAHN K. Task Selection and Planning in Human-Robot Collaborative Processes: To be a Leader or a Follow-er? // 31st IEEE Int. Conf. on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN-2022). – 2022. – P. 1244–1251.
  27. RAHMAN S.M.M., WANG Y. Mutual trust-based subtask allocation for human–robot collaboration in flexible light-weight assembly in manufacturing // Mechatronics. – 2018. – Vol. 54. – P. 94–109.
  28. RIEDELBAUCH D., HENRICH D. Coordinating flexible human-robot teams by local world state observation // 26th IEEE Int. symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN-2017). – 2017. – P. 1000–1005.
  29. RIEDELBAUCH D., HENRICH D. Exploiting a human-aware world model for dynamic task allocation in flexible human-robot teams // Int. Conf. on Robotics and Automa-tion (ICRA-2019). – 2019. – P. 6511–6517.
  30. TRAM A.V.N., RAWEEWAN M. Optimal Task Allocation in Human-Robotic Assembly Processes // 5th Int. Conf. on Ro-botics and Automation Engineering (ICRAE-2020). – 2020. – P. 158–162.
  31. ZHANG F., ZHANG Y., XU S. Collaboration effectiveness-based complex operations allocation strategy towards to human–robot interaction // Autonomous Intelligent Systems. – 2022. – Vol. 2, No. 20. – P. 1–12.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).