3D robotic navigation using a vision-based deep reinforcement learning model

计算机科学 强化学习 人工智能 正确性 机器人 任务(项目管理) 超参数 计算机视觉 卷积神经网络 模拟 工程类 程序设计语言 系统工程
作者
Piotr Zieliński,Urszula Markowska–Kaczmar
出处
期刊:Applied Soft Computing [Elsevier]
卷期号:110: 107602-107602 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.asoc.2021.107602
摘要

In this paper, we address a problem of vision-based 3D robotic navigation using deep reinforcement learning for an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). Our research offers conclusions from the experimental study based on one of the RoboSub 2018 competition tasks. However, it can be generalized to any navigation task consisting of movement from a starting point to the front of the next station. The presented reinforcement learning-based model predicts the robot's steering settings using the data acquired from the robot's sensors. Its Vision Module may be based on a built-in convolutional network or a pre-trained TinyYOLO network so that a comparison of various levels of features' complexity is possible. To enable evaluation of the proposed solution, we prepared a test environment imitating the real conditions. It provides the ability to steer the agent simulating the AUV and calculate values of rewards, used for training the model by evaluating its decisions. We study the solution in terms of the reward function form, the model's hyperparameters and the exploited camera images processing method, and provide an analysis of the correctness and speed of the model's functioning. As a result, we obtain a valid model able to steer the robot from the starting point to the destination based on visual cues and inputs from other sensors.

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