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Robotic Information Gathering with Reinforcement Learning assisted by Domain Knowledge: an Application to Gas Source Localization

Wiedemann, Thomas und Vlaicu, Cosmin und Josifovski, Josip und Viseras Ruiz, Alberto (2021) Robotic Information Gathering with Reinforcement Learning assisted by Domain Knowledge: an Application to Gas Source Localization. IEEE Access. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3052024. ISSN 2169-3536.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

Gas source localization tackles the problem of finding leakages of hazardous substances such as poisonous gases or radiation in the event of a disaster. In order to avoid threats for human operators, autonomous robots dispatched for localizing potential gas sources are preferable. This work investigates a Reinforcement Learning framework that allows a robotic agent to learn how to localize gas sources. We propose a solution that assists Reinforcement Learning with existing domain knowledge based on a model of the gas dispersion process. In particular, we incorporate a priori domain knowledge by designing appropriate rewards and observation inputs for the Reinforcement Learning algorithm. We show that a robot trained with our proposed method outperforms state-of-the-art gas source localization strategies, as well as robots that are trained without additional domain knowledge. Furthermore, the framework developed in this work can also be generalized to a large variety of information gathering tasks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140623/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Robotic Information Gathering with Reinforcement Learning assisted by Domain Knowledge: an Application to Gas Source Localization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wiedemann, ThomasThomas.Wiedemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vlaicu, Cosmincosmin.vlaicu (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Josifovski, Josipjosip.josifovski (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Viseras Ruiz, AlbertoAlberto.ViserasRuiz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Januar 2021
Erschienen in:IEEE Access
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/ACCESS.2021.3052024
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2169-3536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gas source localization, information gathering, reinforcement learning, mobile robot, deep learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Navigation 4.0 (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Wiedemann, Thomas
Hinterlegt am:02 Feb 2021 16:18
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:46

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