Path planning plays an important role in autonomous robot systems. Effective understanding of the surrounding environment and efficient generation of optimal collision-free path are both critical parts for solving path planning problem. Although conventional sampling-based algorithms, such as the rapidly-exploring random tree (RRT) and its improved optimal version (RRT*), have been widely used in path planning problems because of their ability to find a feasible path in even complex environments, they fail to find an optimal path efficiently. To solve this problem and satisfy the two aforementioned requirements, we propose a novel learning-based path planning algorithm which consists of a novel generative model based on the conditional generative adversarial networks (CGAN) and a modified RRT* algorithm (denoted by CGANRRT*). Given the map information, our CGAN model can generate an efficient possibility distribution of feasible paths, which can be utilized by the CGAN-RRT* algorithm to find the optimal path with a non-uniform sampling strategy. The CGAN model is trained by learning from ground truth maps, each of which is generated by putting all the results of executing RRT algorithm 50 times on one raw map. We demonstrate the efficient performance of this CGAN model by testing it on two groups of maps and comparing CGAN-RRT* algorithm with conventional RRT* algorithm.


翻译:有效理解周围环境和有效生成最佳无碰撞路径是解决路径规划问题的关键部分。虽然基于常规采样的算法,如快速探索随机树及其改良最佳版本(RRT* )等常规采样算法被广泛用于路径规划问题,因为它们能够在甚至复杂的环境中找到一条可行的路径,因此无法找到一条最佳路径。为了解决这一问题并满足上述两项要求,我们提议采用一种新的基于学习的路径规划算法,其中包括基于有条件的基因对抗网络(CGAN)和经过修改的RRT* 算法(CGARRT* 指出)。根据地图信息,我们的CGAN 模型可以产生可行的路径的有效分布,而CGAN-RRT* 算法可以用非统一取样战略找到最佳路径。CGAN 模型通过从地面真相地图学习而得到培训,每个模型都是通过在一份原始地图上执行RRT算法50倍地执行RRT算法的结果产生的。我们通过测试常规的CARG地图,通过两个原始地图对CARAN进行测试。

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