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接触リッチ操作arXiv:2608.22100

建設現場におけるゼロショット学習による接触リッチなロボット操作:拡散ポリシー誘導型適応制御

Contact-Rich Robotic Manipulation in Construction via Zero-Shot Learning: A Diffusion Policy-Guided Adaptive Control

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シミュレーションで学習した拡散ポリシーと適応制御を組み合わせ、建設現場の接触を伴う組立作業をゼロショットで実現するフレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

建設現場における接触リッチな組立作業(timber joinery, pipe fitting, truss assembly)を対象に、シミュレーションで学習した拡散ポリシー(diffusion policy)とL1適応制御を組み合わせたフレームワークを提案。ポリシーが予測した動作を適応制御でオンライン補正し、未モデル化の接触ダイナミクスを補償する。ゼロショットでシミュレーションから実機への転移を可能にし、実データ収集のコストを削減する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来の接触リッチな組立は、厳しい公差や不確実な接触ダイナミクス下での信頼性が課題だった。本手法は、拡散ポリシーによる生成モデルの表現力と、L1適応制御によるロバスト性を組み合わせる点が新しい。シミュレーションデータのみで学習し、実機にゼロショット転移できるため、実世界でのデータ収集を不要にする点で優れている。

3. 技術・手法の肝は?

シミュレーションで生成したポーズと力/トルクデータを用いて拡散ポリシーを学習。推論時には、ポリシーが予測したアクションをL1適応制御器がオンラインで補正し、未モデル化の接触ダイナミクスを補償する。これにより、ポリシーの生成能力と制御器の適応性を融合している。

4. どうやって有効だと検証した?

timber joinery, pipe fitting, および連続的なフルスケールtruss assemblyのタスクでベースラインと比較。単一タスクでは100%の成功率、連続truss組立のサブタスクでは90-100%の成功率を達成。接触力はベースラインより低く、より安定していた。

5. 議論はある?

要旨からは、提案手法の限界や課題(例えば、より複雑なタスクへの拡張性や、シミュレーションと実機のギャップの詳細)は不明。また、L1適応制御の理論的保証や、拡散ポリシーの学習データ分布の影響についての議論は要旨に含まれていない。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照されている関連研究として、拡散ポリシー(Diffusion Policy)の元論文、L1適応制御(L1 Adaptive Control)の基礎論文、および接触リッチな操作に関する既存研究(例えば、模倣学習や強化学習を用いたアプローチ)が挙げられる。具体的なタイトルは要旨にないため、これらの一般名で示す。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Roman Ibrahimov, Salma Mozaffari, Arash Adel

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Construction robotics and automation offer promising means of improving productivity, alleviating workforce shortages, and reducing workers' exposure to physically demanding tasks. However, reliable contact-rich robotic assembly remains challenging under tight tolerances, fabrication inaccuracies, and uncertain contact dynamics. To address this challenge, we present a framework coupling diffusion policies trained on simulation-generated pose and force/torque data with an L1-inspired adaptive controller that corrects policy-predicted actions online to compensate for unmodeled contact dynamics. We benchmark the framework against baselines in timber joinery, pipe fitting, and sequential full-scale truss assembly. It achieves 100% success on single-task assemblies and 90-100% success across sequential truss assembly subtasks, with lower, more stable contact forces than the baselines. By enabling zero-shot sim-to-real transfer for force-aware contact-rich assembly, the framework reduces costly, labor-intensive real-world data collection for policy training and advances scalable, robust automation of multistage assembly, motivating extension to broader contact-rich manipulation tasks in construction.