An indoor blind area-oriented autonomous robotic path planning approach using deep reinforcement learning

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作者
Yuting Zhou,Junchao Yang,Zhiwei Guo,Yu Shen,Keping Yu,Jerry Chun‐Wei Lin
出处
期刊:Expert Systems With Applications [Elsevier BV]
卷期号:254: 124277-124277 被引量:62
标识
DOI:10.1016/j.eswa.2024.124277
摘要

Deep reinforcement learning (DRL) provides a new solution for autonomous robotic path planning in a known indoor environment. Previous studies mainly focused on robot path optimization but ignored blind areas in the indoor exploration, naturally result in low coverage rate and low exploration efficiency. The blind areas exploration is a crucial issue in indoor environment. This work proposes an indoor blind area-oriented autonomous robotic path planning approach using DRL methods. First, the method optimization is based on a double deep Q-Network (DDQN) with prioritized experience replay (PER). Then the Blocking and Blind Angle mechanism (BBA) is proposed to explore blind areas, assisted in selecting the optimal exploration points of next moment. Meanwhile it solves the common sparse reward problem in DRL. Finally, the presented method is successfully applied in simulation environment using a cleaning robot. Experiments show that the proposed BBA-PER-DDQN not only explores the blind areas, but also accelerates the convergence speed. The results show that the training time is reduced from more than one hour to 36 min, and the coverage rate is increased by 11.37% higher than that of the baseline algorithms.
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