相互速度障害物を報酬設計に組み込んだ強化学習による分散マルチロボットナビゲーション
Reinforcement Learned Distributed Multi-Robot Navigation with Reciprocal Velocity Obstacle Shaped Rewards
RVOの概念と深層強化学習を組み合わせ、限られた情報下で複数ロボットの相互衝突回避を実現する分散ナビゲーション手法を提案した論文。
著者: Ruihua Han, Shengduo Chen, Shuaijun Wang, Zeqing Zhang, Rui Gao, Qi Hao, Jia Pan
分類: cs.RO
原文アブストラクト
The challenges to solving the collision avoidance problem lie in adaptively choosing optimal robot velocities in complex scenarios full of interactive obstacles. In this paper, we propose a distributed approach for multi-robot navigation which combines the concept of reciprocal velocity obstacle (RVO) and the scheme of deep reinforcement learning (DRL) to solve the reciprocal collision avoidance problem under limited information. The novelty of this work is threefold: (1) using a set of sequential VO and RVO vectors to represent the interactive environmental states of static and dynamic obstacles, respectively; (2) developing a bidirectional recurrent module based neural network, which maps the states of a varying number of surrounding obstacles to the actions directly; (3) developing a RVO area and expected collision time based reward function to encourage reciprocal collision avoidance behaviors and trade off between collision risk and travel time. The proposed policy is trained through simulated scenarios and updated by the actor-critic based DRL algorithm. We validate the policy in complex environments with various numbers of differential drive robots and obstacles. The experiment results demonstrate that our approach outperforms the state-of-art methods and other learning based approaches in terms of the success rate, travel time, and average speed. Source code of this approach is available at https://github.com/hanruihua/rl_rvo_nav.
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