Reinforcement learning (RL) is a promising approach and has limited success towards real-world applications, because ensuring safe exploration or facilitating adequate exploitation is a challenges for controlling robotic systems with unknown models and measurement uncertainties. Such a learning problem becomes even more intractable for complex tasks over continuous space (state-space and action-space). In this paper, we propose a learning-based control framework consisting of several aspects: (1) linear temporal logic (LTL) is leveraged to facilitate complex tasks over an infinite horizons which can be translated to a novel automaton structure; (2) we propose an innovative reward scheme for RL-agent with the formal guarantee such that global optimal policies maximize the probability of satisfying the LTL specifications; (3) based on a reward shaping technique, we develop a modular policy-gradient architecture utilizing the benefits of automaton structures to decompose overall tasks and facilitate the performance of learned controllers; (4) by incorporating Gaussian Processes (GPs) to estimate the uncertain dynamic systems, we synthesize a model-based safeguard using Exponential Control Barrier Functions (ECBFs) to address problems with high-order relative degrees. In addition, we utilize the properties of LTL automatons and ECBFs to construct a guiding process to further improve the efficiency of exploration. Finally, we demonstrate the effectiveness of the framework via several robotic environments. And we show such an ECBF-based modular deep RL algorithm achieves near-perfect success rates and guard safety with a high probability confidence during training.


翻译:强化学习(RL)是一个很有希望的方法,在现实世界应用方面取得的成功有限,因为确保安全探索或促进适当开发是控制具有未知模型和测量不确定性的机器人系统的挑战,这种学习问题在连续空间(状态空间和动作空间)的复杂任务方面变得更加棘手。在本文件中,我们提议一个学习控制框架,包括几个方面:(1) 利用线性时间逻辑(LTL),在一个无限的视野上推动复杂的任务,可以转化为新的自动结构;(2) 我们提议为RL试剂制定创新奖励计划,正式保证全球最佳政策最大限度地提高满足LTL规格的可能性;(3) 以奖励塑造技术为基础,我们开发一个模块化政策梯度结构,利用自动马顿结构的好处拆分解总体任务,便利学习控制员的绩效;(4) 利用Gaussian Processes(GPs)来评估不确定的动态系统,我们综合了基于模型的保障,利用深度控制障碍功能(ECBFs),以近于一定的相对程度解决问题。此外,我们利用LBR-R-R-R-R-R-Acal-Acal-L-Acal-Acal-Acal-Acal-L-L-ATI-S-S-S-Ax-Ax-Ax-SL-S-S-S-S-S-S-S-S-S-L-S-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-Ac-S-Acal-S-S-A-Acal-Acal-S-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

0
下载
关闭预览

相关内容

Processing 是一门开源编程语言和与之配套的集成开发环境(IDE)的名称。Processing 在电子艺术和视觉设计社区被用来教授编程基础,并运用于大量的新媒体和互动艺术作品中。
【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
149+阅读 · 2020年8月7日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
spinningup.openai 强化学习资源完整
CreateAMind
6+阅读 · 2018年12月17日
【OpenAI】深度强化学习关键论文列表
专知
11+阅读 · 2018年11月10日
Machine Learning:十大机器学习算法
开源中国
19+阅读 · 2018年3月1日
推荐|Andrew Ng计算机视觉教程总结
全球人工智能
3+阅读 · 2017年11月23日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Arxiv
3+阅读 · 2021年11月1日
Arxiv
7+阅读 · 2021年10月19日
Arxiv
4+阅读 · 2021年4月13日
Logically-Constrained Reinforcement Learning
Arxiv
3+阅读 · 2018年12月6日
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月5日
Deep Learning
Arxiv
6+阅读 · 2018年8月3日
VIP会员
相关VIP内容
【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
149+阅读 · 2020年8月7日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
spinningup.openai 强化学习资源完整
CreateAMind
6+阅读 · 2018年12月17日
【OpenAI】深度强化学习关键论文列表
专知
11+阅读 · 2018年11月10日
Machine Learning:十大机器学习算法
开源中国
19+阅读 · 2018年3月1日
推荐|Andrew Ng计算机视觉教程总结
全球人工智能
3+阅读 · 2017年11月23日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关论文
Top
微信扫码咨询专知VIP会员