Learning Perception-Aware Agile Flight in Cluttered Environments
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21230%2F23%3A00366389" target="_blank" >RIV/68407700:21230/23:00366389 - isvavai.cz</a>
Výsledek na webu
<a href="https://doi.org/10.1109/ICRA48891.2023.10160563" target="_blank" >https://doi.org/10.1109/ICRA48891.2023.10160563</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1109/ICRA48891.2023.10160563" target="_blank" >10.1109/ICRA48891.2023.10160563</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
Learning Perception-Aware Agile Flight in Cluttered Environments
Popis výsledku v původním jazyce
Recently, neural control policies have outperformed existing model-based planning-and-control methods for autonomously navigating quadrotors through cluttered environments in minimum time. However, they are not perception aware, a crucial requirement in vision-based navigation due to the camera's limited field of view and the underactuated nature of a quadrotor. We propose a learning-based system that achieves perception-aware, agile flight in cluttered environments. Our method combines imitation learning with reinforcement learning (RL) by leveraging a privileged learning-by-cheating framework. Using RL, we first train a perception-aware teacher policy with full-state information to fly in minimum time through cluttered environments. Then, we use imitation learning to distill its knowledge into a vision-based student policy that only perceives the environment via a camera. Our approach tightly couples perception and control, showing a significant advantage in computation speed ($10times$ faster) and success rate. We demonstrate the closed-loop control performance using hardware-in-the-loop simulation.
Název v anglickém jazyce
Learning Perception-Aware Agile Flight in Cluttered Environments
Popis výsledku anglicky
Recently, neural control policies have outperformed existing model-based planning-and-control methods for autonomously navigating quadrotors through cluttered environments in minimum time. However, they are not perception aware, a crucial requirement in vision-based navigation due to the camera's limited field of view and the underactuated nature of a quadrotor. We propose a learning-based system that achieves perception-aware, agile flight in cluttered environments. Our method combines imitation learning with reinforcement learning (RL) by leveraging a privileged learning-by-cheating framework. Using RL, we first train a perception-aware teacher policy with full-state information to fly in minimum time through cluttered environments. Then, we use imitation learning to distill its knowledge into a vision-based student policy that only perceives the environment via a camera. Our approach tightly couples perception and control, showing a significant advantage in computation speed ($10times$ faster) and success rate. We demonstrate the closed-loop control performance using hardware-in-the-loop simulation.
Klasifikace
Druh
D - Stať ve sborníku
CEP obor
—
OECD FORD obor
20204 - Robotics and automatic control
Návaznosti výsledku
Projekt
<a href="/cs/project/GM23-06162M" target="_blank" >GM23-06162M: TOPFLIGHT: Plánování trajektorií a misí agilních vzdušných robotů v prostředí s překážkami</a><br>
Návaznosti
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Ostatní
Rok uplatnění
2023
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název statě ve sborníku
2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation
ISBN
979-8-3503-2365-8
ISSN
1050-4729
e-ISSN
2577-087X
Počet stran výsledku
7
Strana od-do
1989-1995
Název nakladatele
IEEE
Místo vydání
Piscataway
Místo konání akce
Londýn
Datum konání akce
29. 5. 2023
Typ akce podle státní příslušnosti
WRD - Celosvětová akce
Kód UT WoS článku
001036713001114