The growing deployment of human-robot collaborative processes in several industrial applications, such as handling, welding, and assembly, unfolds the pursuit of systems which are able to manage large heterogeneous teams and, at the same time, monitor the execution of complex tasks. In this paper, we present a novel architecture for dynamic role allocation and collaborative task planning in a mixed human-robot team of arbitrary size. The architecture capitalizes on a centralized reactive and modular task-agnostic planning method based on Behavior Trees (BTs), in charge of actions scheduling, while the allocation problem is formulated through a Mixed-Integer Linear Program (MILP), that assigns dynamically individual roles or collaborations to the agents of the team. Different metrics used as MILP cost allow the architecture to favor various aspects of the collaboration (e.g. makespan, ergonomics, human preferences). Human preference are identified through a negotiation phase, in which, an human agent can accept/refuse to execute the assigned task.In addition, bilateral communication between humans and the system is achieved through an Augmented Reality (AR) custom user interface that provides intuitive functionalities to assist and coordinate workers in different action phases. The computational complexity of the proposed methodology outperforms literature approaches in industrial sized jobs and teams (problems up to 50 actions and 20 agents in the team with collaborations are solved within 1\;s). The different allocated roles, as the cost functions change, highlights the flexibility of the architecture to several production requirements. Finally, the subjective evaluation demonstrating the high usability level and the suitability for the targeted scenario.


翻译:在一些工业应用中,如处理、焊接和组装,越来越多地部署人-机器人合作流程,这展示了对能够管理大型不同团队的系统的追求,同时监测复杂任务的执行情况。在本文件中,我们提出了一个新的结构,在任意大小的混合人类-机器人团队中,为动态角色分配和协作任务规划提供了新的架构。该架构利用了一个基于行为树(BTs)的集中反应和模块化任务-传记规划方法,负责行动时间安排,而分配问题则通过混合- Interger线性程序(MILP)来制定,该系统能够给团队的代理人以动态的个体作用或协作,同时监测复杂任务的执行情况。 不同的指标作为MILP的成本成本,使得这一架构有利于合作的各个方面(例如,木板、人-金、人类偏好)。 通过谈判阶段,人类代理人可以接受/拒绝执行指派的任务。 此外,人类和系统之间的双边沟通是通过一个强化性- Interger线性程序(MIP) 向团队的代理者分配个人角色或协作角色,50级的动态结构中,通过拟议的客户互动互动关系,为不同层次的流程的操作提供不同结构,在1号的流程中,为不同结构中,为不同结构的流程的流程的流程的流程的流程的流程中,从而协助,为不同结构的流程的流程的流程的流程的流程的配置提供了不同结构的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程的流程。

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