Deep Reinforcement Learning-Based Cooperative Control for Multimobile Robots With Obstacle Avoidance

强化学习 避障 计算机科学 机器人 避碰 人工智能 控制(管理) 移动机器人 机器人控制 控制工程 工程类 计算机安全 碰撞
作者
Yu-Kai Fu,Yiyang Liu,Chao Deng
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72 (12): 14563-14571 被引量:4
标识
DOI:10.1109/tie.2025.3581265
摘要

In this article, the formation and obstacle avoidance problem is investigated for multimobile robots (MMRs). Compared with the traditional formation and obstacle avoidance method, a novel data-driven hierarchical control framework is proposed, which can be divided into designing an obstacle avoidance reference trajectory algorithm, developing a trajectory smoothing generator, and designing distributed adaptive controllers. In particular, a deep reinforcement learning-based trajectory generation algorithm is proposed to generate a reference trajectory, which can achieve both obstacle avoidance and reach the prespecified target. Based on this trajectory, a smooth trajectory generator is designed to generate a smooth trajectory with up to third-order derivatives, which facilitates the design of an adaptive tracking controller using the backstepping method. Moreover, distributed adaptive controllers are designed for all MMRs to ensure that both the formation and obstacle avoidance objectives can be achieved. Finally, a numerical simulation and experiment are conducted to verify the effectiveness of the proposed hierarchical control method.
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