We present a novel outdoor navigation algorithm to generate stable and efficient actions to navigate a robot to the goal. We use a multi-stage training pipeline and show that our model produce policies that result in stable and reliable navigation of robots on complex terrains. Based on the Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm, we developed a novel method to achieve multiple capabilities for outdoor navigation tasks, namely: alleviate robot drifting, keep robots stable on bumpy terrain, avoid climbing on hills with steep elevation changes, and avoid obstacles in navigation. Our training process mitigates the reality(sim-to-real) gap by introducing more generalized environmental and robotic parameters and training with rich features of Lidar perception in the Unity simulator. We evaluate our method in both simulation and the real world on Clearpath Husky and Jackal. Additionally, we compare our method against the state-of-the-art approaches and show that in the real world it improves stability on hilly terrain by at least $30.7\%$, reduces drifting by $8.08\%$, and for high hills our trained policy can prevent the robot move on area with high gradient and further keep small change of the elevation of the robot in each step of motion.


翻译:我们提出了一个新的户外导航算法,以产生稳定有效的行动,引导机器人走向目标。我们使用一个多阶段培训管道,并展示我们的模型所产生的政策能够使机器人在复杂地形上实现稳定和可靠的导航。我们根据Proximal政策优化算法(PPPO),开发了一个实现户外导航任务多重能力的新方法,即:减缓机器人漂流,使机器人在崎岖的地形上保持稳定,避免在山上攀登高地变化,避免航行障碍。我们的培训过程通过在Unity模拟器中引入更普遍的环境和机器人参数以及具有利达尔认知丰富特征的培训来缓解现实(即现实的)差距。我们评估了我们模拟和真实世界在Clearpath Husky 和 Jackal 上的方法。此外,我们比较了我们的方法与最先进的方法,并表明在现实世界中,它至少能提高山地地形的稳定性30.7美元,减少漂浮值8.08美元,对于高山地政策来说,我们经过训练的政策可以防止机器人在高地层移动,进一步保持机器人的一小的高度。

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