The role of deep learning (DL) in robotics has significantly deepened over the last decade. Intelligent robotic systems today are highly connected systems that rely on DL for a variety of perception, control, and other tasks. At the same time, autonomous robots are being increasingly deployed as part of fleets, with collaboration among robots becoming a more relevant factor. From the perspective of collaborative learning, federated learning (FL) enables continuous training of models in a distributed, privacy-preserving way. This paper focuses on vision-based obstacle avoidance for mobile robot navigation. On this basis, we explore the potential of FL for distributed systems of mobile robots enabling continuous learning via the engagement of robots in both simulated and real-world scenarios. We extend previous works by studying the performance of different image classifiers for FL, compared to centralized, cloud-based learning with a priori aggregated data. We also introduce an approach to continuous learning from mobile robots with extended sensor suites able to provide automatically labeled data while they are completing other tasks. We show that higher accuracies can be achieved by training the models in both simulation and reality, enabling continuous updates to deployed models.


翻译:在过去十年中,机器人的深层次学习(DL)作用已大大深化。智能机器人系统如今是高度连通的系统,依赖DL进行各种感知、控制和其他任务。与此同时,自主机器人正越来越多地作为机队的一部分部署,机器人之间的协作变得更具相关性。从协作学习的角度来看,联邦学习(FL)能够以分布式的、隐私保护的方式对模型进行连续培训。本文侧重于避免移动机器人导航的基于愿景的障碍。在此基础上,我们探索了移动机器人分布式系统的潜力,通过机器人参与模拟和现实世界情景,使得能够不断学习。我们扩大了以前的工作范围,通过对FL不同图像分类仪的性能进行研究,而不是集中式、基于云层的学习,同时使用预先汇总的数据。我们还引入了一种方法,在完成其他任务时能够自动提供带有标签的数据的扩展传感器套件,从移动式机器人中不断学习。我们表明,通过在模拟和现实中培训模型可以实现更高的理解度。

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