Autonomous robotic navigation in nonstationary time-varying fluid flows remains a fundamental challenge due to partial observability and the unpredictability of realistic environments. While classical optimal control frameworks employed in robotics require unrealistic a-priori global flow knowledge, biological systems are able to navigate successfully by exploiting localized sensory cues. In this work we present a reinforcement learning approach using the TD3 algorithm to train autonomous agents to reach arbitrary targets within a parametric, chaotic double-gyre flow. To investigate optimal sensory mechanisms, we evaluate five bio-inspired observation strategies based on relative position, local velocity or local vorticity measures, and short-term memory variants. Additionally, we analyze the impact of providing agents with explicit global flow parameters. Numerical results demonstrate that an agent that is able to sense and remember a set number of flow velocity measures achieves the highest performance. The experiments reveal a trade-off in sensor utility: velocity-aware agents optimize energy efficiency, whereas vorticity sensors provide superior structural mapping and achieve better target proximity. Incorporating explicit global flow parameters is shown to decrease navigation performance. This behavior suggests that reinforcement learning-based autonomous systems develop more robust and general policies when restricted to implicit flow representations. The presented results offer insights for improving the transition of bio-inspired robotic navigation from simulation to real-world environments.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

[ICML2022] NeuroFluid: 流体仿真的人工智能新范式
专知会员服务
28+阅读 · 2022年6月8日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
视频目标检测:Flow-based
极市平台
22+阅读 · 2019年5月27日
【泡泡点云时空】FlowNet3D:学习三维点云中的场景流
泡泡机器人SLAM
41+阅读 · 2019年5月19日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
受限仓库多智能体取送中的动态安全等待点选择
《国防技术管理》印度智库报告最新45页
专知会员服务
3+阅读 · 8月28日
《美陆军最新条令:保障行动》
专知会员服务
4+阅读 · 8月28日
算法战场:人工智能如何重新定义军事力量
专知会员服务
6+阅读 · 8月28日
《北约联邦式电子战云架构》
专知会员服务
6+阅读 · 8月27日
《美陆军野战手册:空域管理战术》
专知会员服务
9+阅读 · 8月27日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员