Robot navigation systems are critical for various real-world applications such as delivery services, hospital logistics, and warehouse management. Although classical navigation methods provide interpretability, they rely heavily on expert manual tuning, limiting their adaptability. Conversely, purely learning-based methods offer adaptability but often lead to instability and erratic robot behaviors. Recently introduced parameter tuners aim to balance these approaches by integrating data-driven adaptability into classical navigation frameworks. However, the parameter tuning process currently suffers from training inefficiencies and redundant sampling, with critical regions in environment often underrepresented in training data. In this paper, we propose EffiTune, a novel framework designed to diagnose and mitigate training inefficiency for parameter tuners in robot navigation systems. EffiTune first performs robot-behavior-guided diagnostics to pinpoint critical bottlenecks and underrepresented regions. It then employs a targeted up-sampling strategy to enrich the training dataset with critical samples, significantly reducing redundancy and enhancing training efficiency. Our comprehensive evaluation demonstrates that EffiTune achieves more than a 13.5% improvement in navigation performance, enhanced robustness in out-of-distribution scenarios, and a 4x improvement in training efficiency within the same computational budget.


翻译:机器人导航系统对于配送服务、医院物流和仓储管理等各类现实应用至关重要。尽管经典导航方法具有可解释性,但其严重依赖专家手动调节,限制了适应性。相反,纯基于学习的方法虽具备适应性,却常导致系统不稳定和机器人行为异常。近期提出的参数调节器旨在通过将数据驱动的适应性集成到经典导航框架中,以平衡这两种方法。然而,当前的参数调节过程存在训练效率低下和采样冗余的问题,环境中关键区域在训练数据中往往代表性不足。本文提出EffiTune,一种旨在诊断和缓解机器人导航系统中参数调节器训练低效问题的新颖框架。EffiTune首先执行机器人行为引导的诊断,以精确定位关键瓶颈和代表性不足的区域;随后采用针对性上采样策略,用关键样本丰富训练数据集,从而显著减少冗余并提升训练效率。我们的综合评估表明,在相同计算预算下,EffiTune实现了超过13.5%的导航性能提升,增强了分布外场景的鲁棒性,并将训练效率提高了4倍。

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