移动机器人用于动态室内环境的路径规划基于SAC-LSTM算法
Yongchao Zhang1, Pengzhan Chen1
1School of Intelligent Manufacturing, Taizhou University, Taizhou 318000, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 23, 2023
概括
本研究介绍了一种改进的软演员-关键长短期记忆 (SAC-LSTM) 算法,用于移动机器人路径规划. 增强的算法实现了更快的融合和更高的成功率,特别是在动态环境中.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 人工智能的人工智能
- 机器学习 机器学习
背景情况:
- 在动态环境中的移动机器人导航由于不可预测的变化而带来挑战.
- 现有的路径规划算法可能会在连续运动和记忆保留方面扎.
- 软演员-关键 (SAC) 是一种强化学习算法,适用于连续控制任务.
研究的目的:
- 为快速和高效的路径规划提出一个改进的软演员-关键长短期记忆 (SAC-LSTM) 算法.
- 通过使用LSTM整合历史和当前状态来增强决策能力.
- 解决记忆减值问题,提高训练效率.
主要方法:
- 将长短期记忆 (LSTM) 网络集成到软行动者-关键 (SAC) 算法中.
- 实施燃烧训练方法以减轻LSTM隐藏状态重置问题.
- 采用优先级经验重复机制,以提高抽样效率和更快的趋同.
- 为Turtlebot3开发运动模型,包括状态/动作空间,奖励功能和计划过程.
- 在无障碍,静态和动态环境中使用ROS和Gazebo9.9进行模拟实验.
主要成果:
- 与标准SAC算法相比,SAC-LSTM算法在所有测试环境中显示出更快的融合率.
- 在动态障碍环境中,在路径规划成功率上有显著的10.5个百分点的改善.
- 该SAC-LSTM算法导致更短的路径规划时间和更简洁的计划路径.
- 在处理连续运动和整合历史状态信息方面提高了性能.
结论:
- 拟议的SAC-LSTM算法为移动机器人路径规划提供了卓越的性能,特别是在复杂和动态的环境中.
- 集成LSTM,内燃培训和优先级经验重复有效地提高了路径规划效率和成功率.
- 这种方法为移动机器人面临的实时导航挑战提供了强大的解决方案.


