We present a novel sensor-based learning navigation algorithm to compute a collision-free trajectory for a robot in dense and dynamic environments with moving obstacles or targets. Our approach uses deep reinforcement learning-based expert policy that is trained using a sim2real paradigm. In order to increase the reliability and handle the failure cases of the expert policy, we combine with a policy extraction technique to transform the resulting policy into a decision tree format. The resulting decision tree has properties which we use to analyze and modify the policy and improve performance on navigation metrics including smoothness, frequency of oscillation, frequency of immobilization, and obstruction of target. We are able to modify the policy to address these imperfections without retraining, combining the learning power of deep learning with the control of domain-specific algorithms. We highlight the benefits of our algorithm in simulated environments and navigating a Clearpath Jackal robot among moving pedestrians.


翻译:我们提出了一个新型的基于传感器的学习导航算法,用于计算在密集和动态环境中、有移动障碍或目标的机器人的无碰撞轨迹。我们的方法使用了利用模拟模式培训的深强化学习专家政策。为了提高可靠性和处理专家政策的失败案例,我们结合了一种政策提取技术,将由此产生的政策转化为决策树格式。由此产生的决策树具有一些特性,我们用来分析和修改政策,改进导航测量的性能,包括平稳、振荡频率、振荡频率、固定频率和阻碍目标。我们能够在不进行再培训的情况下修改政策,解决这些不完善之处,将深层学习的力量与对特定区域算法的控制结合起来。我们强调我们在模拟环境中的算法的好处,并在移动行人中穿行一个清晰的杰克机器人。

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决策树(Decision Tree)是在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。Entropy = 系统的凌乱程度,使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。这一度量是基于信息学理论中熵的概念。 决策树是一种树形结构,其中每个内部节点表示一个属性上的测试,每个分支代表一个测试输出,每个叶节点代表一种类别。 分类树(决策树)是一种十分常用的分类方法。他是一种监管学习,所谓监管学习就是给定一堆样本,每个样本都有一组属性和一个类别,这些类别是事先确定的,那么通过学习得到一个分类器,这个分类器能够对新出现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。

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