Decentralized Multi-Robot Navigation in Unknown Environments via Hierarchical Deep Reinforcement Learning

强化学习 计算机科学 机器人 避障 人工智能 一般化 控制器(灌溉) 容器(类型理论) 移动机器人导航 移动机器人 机器人控制 工程类 机械工程 数学分析 数学 农学 生物
作者
Wei Yan,Jian Sun,Zhuo Li,Gang Wang
标识
DOI:10.23919/ccc58697.2023.10240139
摘要

Multi-robot navigation in complex scenarios such as container terminalss is a challenging problem where each robot can only perceive a subset of the states and intentions of other robots. In this paper, we propose a multi-robot navigation framework based on option-based hierarchical deep reinforcement learning (DRL) for rapid and safe navigation. The framework comprises two control models: a low-level model that generates actions using sub-policies, and a high-level model that learns a stable and reliable behavior selection policy automatically. Additionally, we design a PID-based target drive controller and an emergency braking controller to enhance obstacle avoidance efficiency and generalization ability in hazardous scenarios. We evaluate the proposed method against existing DRL-based navigation methods in various simulated scenarios with thorough performance evaluations. Our results indicate that the proposed framework significantly improves multi-robot navigation performance in complex scenarios and exhibits excellent generalization ability to new scenarios.

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