Une sorte de multiprocessing ? (Je sais pas si j'ai compris ce que tu cherches)
Pourquoi pas utilisé plusieurs arduino que tu "synchronise" entre-elles avec une communication I2C ? (je ne sais pas du tout comment font les automates)
Edit: ou peut-être essayer de trouver une manière d'attribuer un temps à chaque tâche (quelque chose comme 10 à 100 ms chacunes) et d'alterner chacune des tâches en plus de l'utilisation d'interruptions