Title: Reliability Based Task Allocation Analysis for Multi-Robot Systems by Using Fuzzy Logic

Abstract: Robotic systems are used many areas where it is dangerous or difficult for people to do. The importance of autonomous robots increased with the Industry 4.0, and the concept of reliability needed more attention for long term operability of robotic systems. In this study, reliability based task allocation analysis is performed for robots by using fuzzy logic. With the help of fuzzy inference system, the result of reliability based task allocation are obtained using the amount of carried load and load carrying distances. In the study, cases of task allocation based on nearest and reliability were analyzed and compared. Experimental results showed that, the system reliability that occurs with reliability based task allocation is higher than the system reliability that occurs with nearest based task allocation.

Keywords: Reliability; industry 4.0; task allocation; robust system; multi robot system

Başlık: Bulanık Mantık Kullanılarak Çoklu Robot Sistemleri İçin Güvenilirlik Tabanlı Görev Paylaşım Analizi

Özet: Robotik sistemler, insanların yapmasının tehlikeli veya zor olduğu birçok alanda kullanılmaktadır. Endüstri 4.0 ile birlikte, otonom robotların önemi artmış ve robotik sistemlerin daha uzun süre problemsiz çalışması için gerekli olan güvenilirlik vb. kavramlar öne çıkmıştır. Bu çalışmada, bulanık mantık kullanılarak robotlar arasındaki görev paylaşımı analizi robotların güvenilirliği dikkate alınarak yapılmıştır. Bulanık çıkarım sistemi yardımıyla, taşınan yük miktarları ve taşıma mesafeleri kullanılarak güvenilirlik tabanlı görev paylaşımının sonucuna karar verilmiştir. Çalışmada, görev paylaşımlarının yakınlığa ve güvenirliğe göre yapılması durumları analiz edilip karşılaştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda, güvenilirlik tabanlı görev paylaşımı sonucu ortaya çıkan sistem güvenilirliği değerinin, yakınlık tabanlı görev paylaşım sonucu ortaya çıkan sistem güvenilirliği değerinden yüksek olduğu görülmüştür.

Anahtar kelimeler: Güvenilirlik; endüstri 4.0; görev paylaşımı; gürbüz sistem; çoklu robot sistemi

• Yayan U, Ozupek D, Tas MO, Yazici A. Mobil robotların güvenilirlik tabanlı görev başarım analizi. In Proc. of the IEEE Signal Processing and Communication Application Conference, 2016, pp. 1297-1300.
• Sharmar SP, Kumar D, Kumar A. Reliability analysis of complex multi-robotic system using GA and fuzzy methodology. Applied Soft Computing 2012; 12(1): 405-415.
• Stancliff SB, Dolan JM, Trebi-Ollennu A. Mission reliability estimation of repairable robot teams. International Journal of Advanced Robotic Systems 2006; 3(2): 155-164.
• Stancliff SB, Dolan JM, Trebi-Ollennu A. Planning to fail-reliability needs to be considered a priori in multirobot task allocation. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics 2009, pp. 2262-2267.
• Parker EL. Chapter Six: Reliability and fault tolerance in collective robot systems. In Handbook-Collective-Robotics, 2011.
• Stancliff SB, Dolan JM, Trebi-Ollennu A. Towards a Predictive Model of Robot Reliability. Technical report, The Robotics Institute, Carnege Mellon University, 2005.