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Grant support

This work has received funding from the European Union's Horizon 2020 re-search and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No 823887. The authors would like to acknowledge the support of the researchers participating in the collaborative project "Safe, Efficient and Integrat-ed Indoor Robotic Fleet for Logistic Applications in Healthcare and Commercial Spaces" (ENDORSE) (www.endorse-project.eu); and the Conselleria de Educacion, Investigacion, Cultura y Deporte - Generalitat Valenciana for hiring pre-doctoral research staff with Grant (ACIF/2018/170); European Social Fund with Grant Operational Program of FSE 2014-2020, the Valencian Community.

Análisis de autorías institucional

Guzman Ortiz, EduardoAutor (correspondencia)

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29 de junio de 2024
Publicaciones
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Artículo

Fleet Management System for Mobile Robots in Healthcare Environments

Publicado en:Journal Of Industrial Engineering And Management. 14 (1): 55-71 - 2021-01-01 14(1), DOI: 10.3926/jiem.3284

Autores: Guzman Ortiz, Eduardo; Andres, Beatriz; Fraile, Francisco; Poler, Raul; Ortiz Bas, Angel

Afiliaciones

Univ Politecn Valencia, Res Ctr Prod Management & Engn CIGIP, Escuela Politecn Super Alcoy, Valencia, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Valencia, Res Ctr Prod Management & Engn CIGIP, Valencia, Spain - Autor o Coautor

Resumen

Purpose: The purpose of this paper is to describe the implementation of a Fleet Management System (FMS) that plans and controls the execution of logistics tasks by a set of mobile robots in a real-world hospital environment. The FMS is developed upon an architecture that hosts a routing engine, a task scheduler, an Endorse Broker, a controller and a backend Application Programming Interface (API). The routing engine handles the geo-referenced data and the calculation of routes; the task scheduler implements algorithms to solve the task allocation problem and the trolley loading problem using Integer Linear Programming (ILP) model and a Genetic Algorithm (GA) depending on the problem size. The Endorse Broker provides a messaging system to exchange information with the robotic fleet, while the controller implements the control rules to ensure the execution of the work plan. Finally, the Backend API exposes some FMS to external systems. Design/methodology/approach: The first part of the paper, focuses on the dynamic path planning problem of a set of mobile robots in indoor spaces such as hospitals, laboratories, and shopping centres. A review of algorithms developed in the literature, to address dynamic path planning, is carried out; and an analysis of the applications of such algorithms in mobile robots that operate in real in-door spaces is performed. The second part of the paper focuses on the description of the FMS, which consists of five integrated tools to support the multi-robot dynamic path planning and the fleet management. Findings: The literature review, carried out in the context of path planning problem of multiple mobile robots in in-door spaces, has posed great challenges due to the environment characteristics in which robots move. The developed FMS for mobile robots in healthcare environments has resulted on a tool that enables to: (i) interpret of geo-referenced data; (ii) calculate and recalculate dynamic path plans and task execution plans, through the implementation of advanced algorithms that take into account dynamic events; (iii) track the tasks execution; (iv) fleet traffic control; and (v) to communicate with one another external systems. Practical implications: The proposed FMS has been developed under the scope of ENDORSE project that seeks to develop safe, efficient, and integrated indoor robotic fleets for logistic applications in healthcare and commercial spaces. Moreover, a computational analysis is performed using a virtual hospital floor-plant. Originality/value: This work proposes a novel FMS, which consists of integrated tools to support the mobile multi-robot dynamic path planning in a real-world hospital environment. These tools include: a routing engine that handles the geo-referenced data and the calculation of routes. A task scheduler that includes a mathematical model to solve the path planning problem, when a low number of robots is considered. In order to solve large size problems, a genetic algorithm is also implemented to compute the dynamic path planning with less computational effort. An Endorse broker to exchanges information between the robotic fleet and the FMS in a secure way. A backend API that provides interface to manage the master data of the FMS, to calculate an optimal assignment of a set of tasks to a group of robots to be executed on a specific date and time, and to add a new task to be executed in the current shift. Finally, a controller to ensures that the robots execute the tasks that have been assigned by the task scheduler.

Palabras clave

Dynamic path planningGenetic algorithmHealthcarHealthcareIn-door environmentLocalizationMobile robotsNavigatio

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Journal Of Industrial Engineering And Management debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2021, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Industrial and Manufacturing Engineering.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 1.22. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 1.38 (fuente consultada: FECYT Feb 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 5.94 (fuente consultada: Dimensions Jul 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-07-16, el siguiente número de citas:

  • WoS: 15
  • Scopus: 19

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-16:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 83 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (GUZMAN ORTIZ, BRUNNEL EDUARDO) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido GUZMAN ORTIZ, BRUNNEL EDUARDO.