逆強化学習によるリスク認識型コストマップの学習:オフロードナビゲーションへの応用
Learning Risk-Aware Costmaps via Inverse Reinforcement Learning for Off-Road Navigation
逆強化学習と並列モデル予測制御を組み合わせ、不確実性を考慮した深層コスト関数を効率的に学習する手法を提案し、オフロード走行で専門家経路の再現性と介入削減を実証した。
著者: Samuel Triest, Mateo Guaman Castro, Parv Maheshwari, Matthew Sivaprakasam, Wenshan Wang, Sebastian Scherer
分類: cs.RO
原文アブストラクト
The process of designing costmaps for off-road driving tasks is often a challenging and engineering-intensive task. Recent work in costmap design for off-road driving focuses on training deep neural networks to predict costmaps from sensory observations using corpora of expert driving data. However, such approaches are generally subject to over-confident mispredictions and are rarely evaluated in-the-loop on physical hardware. We present an inverse reinforcement learning-based method of efficiently training deep cost functions that are uncertainty-aware. We do so by leveraging recent advances in highly parallel model-predictive control and robotic risk estimation. In addition to demonstrating improvement at reproducing expert trajectories, we also evaluate the efficacy of these methods in challenging off-road navigation scenarios. We observe that our method significantly outperforms a geometric baseline, resulting in 44% improvement in expert path reconstruction and 57% fewer interventions in practice. We also observe that varying the risk tolerance of the vehicle results in qualitatively different navigation behaviors, especially with respect to higher-risk scenarios such as slopes and tall grass.
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