Reinforcement based mobile robot path planning with improved dynamic window approach in unknown environment

计算机科学 运动规划 机器人 人工智能 机器人学 移动机器人 强化学习 窗口(计算) 路径(计算) 功能(生物学) 领域(数学) 实时计算 数学 生物 操作系统 进化生物学 程序设计语言 纯数学
作者
Long-Wen Chang,Liang Shan,Chao Jiang,Yuewei Dai
出处
期刊:Autonomous Robots [Springer Nature]
卷期号:45 (1): 51-76 被引量:118
标识
DOI:10.1007/s10514-020-09947-4
摘要

Mobile robot path planning in an unknown environment is a fundamental and challenging problem in the field of robotics. Dynamic window approach (DWA) is an effective method of local path planning, however some of its evaluation functions are inadequate and the algorithm for choosing the weights of these functions is lacking, which makes it highly dependent on the global reference and prone to fail in an unknown environment. In this paper, an improved DWA based on Q-learning is proposed. First, the original evaluation functions are modified and extended by adding two new evaluation functions to enhance the performance of global navigation. Then, considering the balance of effectiveness and speed, we define the state space, action space and reward function of the adopted Q-learning algorithm for the robot motion planning. After that, the parameters of the proposed DWA are adaptively learned by Q-learning and a trained agent is obtained to adapt to the unknown environment. At last, by a series of comparative simulations, the proposed method shows higher navigation efficiency and successful rate in the complex unknown environment. The proposed method is also validated in experiments based on XQ-4 Pro robot to verify its navigation capability in both static and dynamic environment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
义气千风完成签到,获得积分10
刚刚
jieni发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
传奇3应助能干砖家采纳,获得10
2秒前
星辰完成签到,获得积分10
3秒前
Lida完成签到,获得积分10
4秒前
占博涛发布了新的文献求助10
4秒前
情怀应助miqilin采纳,获得10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
Owen应助齐齐采纳,获得10
5秒前
无极微光应助DJDJDDDJ采纳,获得20
6秒前
ccc6195发布了新的文献求助20
7秒前
所所应助皮代谷采纳,获得10
7秒前
7秒前
慕慕完成签到 ,获得积分10
8秒前
xiyang发布了新的文献求助10
9秒前
狂野笑卉完成签到,获得积分10
10秒前
JamesPei应助阿九采纳,获得10
10秒前
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
冷酷夏真完成签到 ,获得积分10
12秒前
SHY完成签到,获得积分10
12秒前
主流二发布了新的文献求助10
13秒前
BowieHuang应助同瓜不同命采纳,获得10
15秒前
十九集完成签到 ,获得积分10
16秒前
denny发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
长发绾君心完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
占博涛完成签到,获得积分10
19秒前
Fyl完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
22秒前
22秒前
22秒前
23秒前
酷炫绣连完成签到 ,获得积分10
23秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
24秒前
abcd发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
sQUIZ your knowledge: Multiple progressive erythematous plaques and nodules in an elderly man 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5771462
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5591687
关于积分的说明 15427521
捐赠科研通 4904775
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2638990
邀请新用户注册赠送积分活动 1586782
关于科研通互助平台的介绍 1541792