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Enregistrement W4401689372 · doi:10.1016/j.actaastro.2024.08.015

Path planning of 6-DOF free-floating space robotic manipulators using reinforcement learning

2024· article· en· W4401689372 sur OpenAlexafffund
Ahmad Al Ali, Jian-Feng Shi, Zheng Zhu

Notice bibliographique

RevueActa Astronautica · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSpace Satellite Systems and Control
Établissements canadiensAir CanadaYork University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Space Agency
Mots-clésReinforcement learningMotion planningPath (computing)Robot manipulatorComputer scienceSpace (punctuation)ReinforcementControl engineeringControl theory (sociology)Aerospace engineeringSimulationRobotEngineeringArtificial intelligenceStructural engineeringControl (management)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This paper presents a study on path planning for 6-DOF free-floating space robotic manipulators using Deep Deterministic Policy Gradient-based Reinforcement Learning. The focus is the development of a novel reward function tailored to address critical requirements for efficient and effective manipulation in space. These requirements include accurate pose alignment between the end-effector and the target, collision avoidance with both the target and other links of the manipulator, smoothing of joint velocities, adaptability to strong dynamic coupling between the manipulator and its base spacecraft due to high manipulator-spacecraft mass ratio, and resilience to noise in the state observations. Uniquely, the proposed reward function employs quaternions for orientation control to reduce pose misalignments and dynamic singularities , as opposed to traditional Euler angles . Our findings demonstrate that the Reinforcement Learning algorithm, when guided by this new reward function that integrates these enhancements and constraints, not only achieves the desired path planning objectives more efficiently but also exhibits faster convergence. Furthermore, the Reinforcement Learning successfully manages significant dynamic coupling effects caused by a high mass ratio between the robotic manipulator and the base spacecraft. Even under the challenge of noisy state observations, the trained agent successfully completes the path planning task, proving the Reinforcement Learning's applicability to real-space mission designs where the noise in observation is inevitable. The study highlights the critical role of reward function design in the Reinforcement Learning training process and its consequential impact on the solution quality, providing a solid foundation for future advancements in free-floating space robotic missions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,216 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations29
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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