We present a novel outdoor navigation algorithm to generate stable and efficient actions to navigate a robot to reach a goal. We use a multi-stage training pipeline and show that our approach produces policies that result in stable and reliable robot navigation on complex terrains. Based on the Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm, we developed a novel method to achieve multiple capabilities for outdoor navigation tasks, namely alleviating the robot's drifting, keeping the robot stable on bumpy terrains, avoiding climbing on hills with steep elevation changes, and avoiding collisions. Our training process mitigates the reality (sim-to-real) gap by introducing generalized environmental and robotic parameters and training with rich features of Lidar perception in a high-fidelity Unity simulator. We evaluate our method in both simulation and real world environments using Clearpath Husky and Jackal robots. Further, we compare our method against the state-of-the-art approaches and observe that, in the real world it improves stability by at least 30.7% on uneven terrains, reduces drifting by 8.08% and decreases the elevation changes by 14.75%.


翻译:我们提出了一种新的户外导航算法,以产生稳定而高效的行动,引导机器人走向一个目标。我们使用多阶段培训管道,并展示我们的方法产生了导致在复杂地形上实现稳定和可靠的机器人导航的政策。根据最优化政策(PPO)算法,我们开发了一种新颖的方法,以实现户外导航任务的多种能力,即减缓机器人的漂浮,使机器人稳定在崎岖的地形上,避免攀登山而高地变化,并避免碰撞。我们的培训过程通过引入普遍的环境和机器人参数以及高迷幻团结模拟器中具有利达尔认知丰富特征的培训来缓解现实(即现实到现实的)差距。我们用Clearpath Husky 和 Jackal 机器人评估了我们模拟和真实世界环境的方法。此外,我们比较了我们的方法与最先进的方法,并观察到,在现实世界中,它使不稳定地形的稳定性至少提高30.7%,将漂移率减少8.08%,将升幅减少14.75%。

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