In this paper, we propose a map-based end-to-end DRL approach for three-dimensional (3D) obstacle avoidance in a partially observed environment, which is applied to achieve autonomous navigation for an indoor mobile robot using a depth camera with a narrow field of view. We first train a neural network with LSTM units in a 3D simulator of mobile robots to approximate the Q-value function in double DRQN. We also use a curriculum learning strategy to accelerate and stabilize the training process. Then we deploy the trained model to a real robot to perform 3D obstacle avoidance in its navigation. We evaluate the proposed approach both in the simulated environment and on a robot in the real world. The experimental results show that the approach is efficient and easy to be deployed, and it performs well for 3D obstacle avoidance with a narrow observation angle, which outperforms other existing DRL-based models by 15.5% on success rate.


翻译:在本文中,我们提出了一个基于地图的端到端 DRL 方法,用于在部分观测环境中避免三维(3D)障碍,用于利用狭窄视野的深摄像头实现室内移动机器人的自主导航。我们首先用移动机器人的3D模拟器,用LSTM单元训练神经网络,以近似双DRQN的Q值功能。我们还使用一个课程学习战略来加速和稳定培训过程。然后,我们将经过训练的模型运用到一个真正的机器人,以在模拟环境中和真实世界中对机器人进行3D障碍的避免。我们评估了在模拟环境中和机器人上的拟议方法。实验结果显示,该方法既有效又容易部署,而且用窄的观察角度为3DRL 障碍的避免工作运行良好,这一观察角度比其他基于DRL的模型的成功率高出15.5%。

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