Leveraging Imitation Learning on Pose Regulation Problem of a Robotic Fish

计算机科学 人工智能 强化学习 马尔可夫决策过程 机器人 稳健性(进化) 模仿 任务(项目管理) 马尔可夫过程 工程类 心理学 统计 系统工程 化学 基因 社会心理学 生物化学 数学
作者
Tianhao Zhang,Yao Lu,Chen Wang,Jinan Sun,Shikun Zhang,Airong Wei,Guangming Xie
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (3): 4232-4245 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tnnls.2022.3202075
摘要

In this article, the pose regulation control problem of a robotic fish is investigated by formulating it as a Markov decision process (MDP). Such a typical task that requires the robot to arrive at the desired position with the desired orientation remains a challenge, since two objectives (position and orientation) may be conflicted during optimization. To handle the challenge, we adopt the sparse reward scheme, i.e., the robot will be rewarded if and only if it completes the pose regulation task. Although deep reinforcement learning (DRL) can achieve such an MDP with sparse rewards, the absence of immediate reward hinders the robot from efficient learning. To this end, we propose a novel imitation learning (IL) method that learns DRL-based policies from demonstrations with inverse reward shaping to overcome the challenge raised by extremely sparse rewards. Moreover, we design a demonstrator to generate various trajectory demonstrations based on one simple example from a nonexpert helper, which greatly reduces the time consumption of collecting robot samples. The simulation results evaluate the effectiveness of our proposed demonstrator and the state-of-the-art (SOTA) performance of our proposed IL method. Furthermore, we deploy the trained IL policy on a physical robotic fish to perform pose regulation in a swimming tank without/with external disturbances. The experimental results verify the effectiveness and robustness of our proposed methods in real world. Therefore, we believe this article is a step forward in the field of biomimetic underwater robot learning.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
畅快的含双完成签到,获得积分10
2秒前
小怂发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
刻苦棒球完成签到,获得积分20
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
YL完成签到 ,获得积分10
5秒前
cpp发布了新的文献求助10
5秒前
念念完成签到 ,获得积分10
6秒前
mg完成签到,获得积分0
6秒前
共享精神应助感性的安露采纳,获得10
7秒前
Ava应助yinying采纳,获得10
7秒前
Zoe完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
清栀发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
起朱楼完成签到,获得积分10
9秒前
俊杰发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
1526完成签到,获得积分10
14秒前
lilyvan完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
科研通AI5应助cpp采纳,获得10
18秒前
18秒前
dudu完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
19秒前
白泽完成签到 ,获得积分10
19秒前
超帅的开山完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
健壮的思枫完成签到,获得积分10
20秒前
Dr.Paper发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
伯爵完成签到 ,获得积分0
21秒前
Akim应助俊杰采纳,获得10
21秒前
丘比特应助11采纳,获得30
21秒前
yyqx完成签到 ,获得积分10
22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
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Handbook of Milkfat Fractionation Technology and Application, by Kerry E. Kaylegian and Robert C. Lindsay, AOCS Press, 1995 1000
ESDU TM 218 An example of air data pressure correction with a dependency on engine power settings 400
PRINCIPLES OF BEHAVIORAL ECONOMICS Microeconomics & Human Behavior 400
The Red Peril Explained: Every Man, Woman & Child Affected 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5035825
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4268774
关于积分的说明 13308468
捐赠科研通 4079589
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2231556
邀请新用户注册赠送积分活动 1239764
关于科研通互助平台的介绍 1165679