Autonomous robots operating in complex environments face the critical challenge of identifying and utilizing environmental cover for covert navigation to minimize exposure to potential threats. We propose EnCoMP, an enhanced navigation framework that integrates offline reinforcement learning and our novel Adaptive Threat-Aware Visibility Estimation (ATAVE) algorithm to enable robots to navigate covertly and efficiently in diverse outdoor settings. ATAVE is a dynamic probabilistic threat modeling technique that we designed to continuously assess and mitigate potential threats in real-time, enhancing the robot's ability to navigate covertly by adapting to evolving environmental and threat conditions. Moreover, our approach generates high-fidelity multi-map representations, including cover maps, potential threat maps, height maps, and goal maps from LiDAR point clouds, providing a comprehensive understanding of the environment. These multi-maps offer detailed environmental insights, helping in strategic navigation decisions. The goal map encodes the relative distance and direction to the target location, guiding the robot's navigation. We train a Conservative Q-Learning (CQL) model on a large-scale dataset collected from real-world environments, learning a robust policy that maximizes cover utilization, minimizes threat exposure, and maintains efficient navigation. We demonstrate our method's capabilities on a physical Jackal robot, showing extensive experiments across diverse terrains. These experiments demonstrate EnCoMP's superior performance compared to state-of-the-art methods, achieving a 95% success rate, 85% cover utilization, and reducing threat exposure to 10.5%, while significantly outperforming baselines in navigation efficiency and robustness.


翻译:在复杂环境中运行的自主机器人面临着一个关键挑战:识别并利用环境掩体进行隐蔽导航,以最小化对潜在威胁的暴露。我们提出了EnCoMP,一种增强型导航框架,它集成了离线强化学习与我们新颖的自适应威胁感知可见性估计(ATAVE)算法,使机器人能够在多样化的户外环境中进行隐蔽且高效的导航。ATAVE是我们设计的一种动态概率威胁建模技术,用于持续实时评估和缓解潜在威胁,通过适应不断变化的环境和威胁条件来增强机器人的隐蔽导航能力。此外,我们的方法从LiDAR点云生成高保真度的多地图表示,包括掩体地图、潜在威胁地图、高度地图和目标地图,从而提供对环境的全面理解。这些多地图提供了详细的环境洞察,有助于制定战略性导航决策。目标地图编码了到目标位置的相对距离和方向,引导机器人的导航。我们在从真实世界环境中收集的大规模数据集上训练了一个保守Q学习(CQL)模型,学习到一个鲁棒的策略,该策略最大化掩体利用率、最小化威胁暴露并保持高效的导航。我们在物理Jackal机器人上展示了我们方法的能力,并进行了跨多种地形的广泛实验。这些实验证明了EnCoMP相较于最先进方法的优越性能,实现了95%的成功率、85%的掩体利用率,并将威胁暴露降低至10.5%,同时在导航效率和鲁棒性方面显著优于基线方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
8+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员