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模倣学習arXiv:2610.06089

適応的平均フローによる応答性の高い閉ループロボット制御

Adaptive Mean Flow for Responsive Closed-Loop Robot Control

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拡散・フローベースの模倣学習ポリシーの予測遅延を、Mean Flowで加速しつつ前ステップの軌跡をノイズ付加して再利用することで滑らかで応答性の高い完全閉ループ制御を実現した手法AMFを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

本論文は、Adaptive Mean Flow (AMF) という flow-based な Imitation Learning (IL) 手法を提案する。目的は、Diffusion/Flow ベースのロボット policy が持つ反復 denoising による予測遅延を抑え、高頻度の closed-loop 制御を滑らかかつ応答的に実現すること。従来は action chunk を逐次実行しフィードバックを犠牲にしていたが、AMF は Mean Flow により遅延を最小化し、前ステップの軌跡を劣化させたものを用いて予測の平滑性と一貫性を確保する。シミュレーションと実機の多様なタスクで評価し、baseline より大幅な性能向上を示す。コードも公開。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来の Diffusion/Flow ベース IL は高性能で連続・多峰分布を扱えるが、反復 denoising のため予測遅延が大きく、高頻度 closed-loop 制御ではジッタや不安定さを招く。そのため action chunk を逐次実行しフィードバックを諦めるのが一般的で、応答性低下や最新状態の未使用が問題だった。AMF は Mean Flow による加速で遅延を抑えつつ、前ステップ軌跡の劣化版を条件に使うことで、予測間の平滑性・一貫性を保ちながら将来ステップへの適応自由度も確保する。これにより fully closed-loop 制御を滑らかかつ応答的に実現する点が先行研究と異なる。

3. 技術・手法の肝は?

AMF は Flow Matching (FM) の加速形である Mean Flow を用いて予測遅延を最小化する。新たなロボット action を予測する際、前ステップの軌跡を劣化させたバージョンを使用し、その signal-to-noise ratio を軌跡の time parameter に沿って増加させる。これにより、ステップ間で予測が大きく変化することを抑制しつつ、将来ステップ向けに予測を適応させる自由度を残す。結果として、滑らかで一貫性のある fully closed-loop 制御を可能にする。

4. どうやって有効だと検証した?

AMF を広範なシミュレーションおよび実機ロボットタスクで評価し、baseline と比較して有意に性能が向上することを示した。具体的なタスク名や評価指標、baseline の詳細は要旨からは不明。

5. 議論はある?

要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

Mean Flow、Flow Matching (FM)、Diffusion policy など、要旨で参照・比較されている関連手法。具体的な論文名は要旨からは不明。

※ 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: Aksel Vaaler, Marco Job, Christian Holden, Olav Egeland

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Diffusion- and flow-based robot policies have recently become widespread in robotic Imitation Learning (IL) due to their high performance and ability to model continuous and multimodal distributions. However, the iterative denoising procedure used by these models introduces significant prediction latency, hindering high-frequency closed-loop robot control and leading to jittery, unstable motion when frequent updates to the robot's action predictions are used. Therefore, it is common practice to train models to predict chunks of actions that can be executed sequentially without feedback, even when this reduces responsiveness and may mean the most recent state information is not used. In this article, we present Adaptive Mean Flow (AMF), a flow-based IL method that enables smooth and responsive, fully closed-loop robot control. AMF uses Mean Flow, which is an accelerated form of Flow Matching (FM), to minimize prediction latency. To ensure smoothness and consistency across predictions, AMF uses a corrupted version of the trajectory from the previous step when predicting new robot actions, with the signal-to-noise ratio increasing over the time parameter of the trajectory. This discourages large changes in the prediction from one step to the next, while allowing freedom to adapt the predictions for future steps. We evaluate AMF across a wide range of simulated and real robot tasks and demonstrate significantly improved performance compared with baselines. Code: https://github.com/akselva/Adaptive-mean-flow-RoboticIL.

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PR本紙発行元 EmplifAI