月面作業のための安全制約付き全身移動マニピュレーション学習
Learning Safety-Constrained Whole-Body Loco-Manipulation for Lunar Surface Operations
月面環境で四脚移動マニピュレータが全身方策を制約付き強化学習で学習し、6Dエンドエフェクタ姿勢追従と安全制約を両立させるフレームワークを提案。
著者: Alvaro Belmonte-Baeza, Miguel Cazorla, Gabriel J. García, Carlos J. Pérez-Del-Pulgar, Jorge Pomares
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Robotic systems for lunar surface operations must act autonomously and preserve their own integrity in an environment where failures are unrecoverable and continuous supervision is impossible. This paper presents a Constrained Reinforcement Learning framework for quadrupedal mobile manipulators that learns a single whole-body policy for tracking a 6D end-effector pose specified in task space, with operational limits enforced during learning through a constrained learning mechanism. We introduce a reward formulation in which the transition between locomotion and manipulation emerges from the reward geometry rather than from an explicit gating mechanism, a stability term derived from the Gravito-Inertial Inclination Margin and motivated by the reduced-gravity dynamics of the lunar surface, and a design rule for reward regularization that follows from the multiplicative structure of the termination-based objective. The framework is evaluated in a lunar-analog simulation spanning three terrain morphologies at five difficulty levels under lunar gravity, with regolith contact properties calibrated to the JSC-1a simulant and varied from loose to dense. The learned policy attains mean position and orientation errors of 3.22 cm and 6.83 deg. under nominal conditions, retains this precision across regolith densities and over the operationally representative range of terrain difficulty, and reduces soft-constraint violation time by up to an order of magnitude relative to an unconstrained baseline while incurring no hard-constraint violations.
関連論文
- 動く前に見よ:オープンワールド移動マニピュレーションのためのエージェント・インターフェース整合型教師あり学習移動マニピュレーション
- MobileVISTA: 移動マニピュレーションにおける姿勢汎化のための生成データ拡張移動マニピュレーション
- RMMBench:ロボット移動マニピュレーションのための包括的ベンチマーク移動マニピュレーション
- ALFRED: 長期植物モニタリングのための要件駆動型オープンソース移動マニピュレータ開発移動マニピュレーション
- LQRとArUcoの融合:二輪ロボットにおけるナビゲーションと非対称マニピュレーションのための堅牢な階層制御移動マニピュレーション
- Zephyron:太陽光支援移動マニピュレータの統合設計と解析的評価によるマルチモーダル環境偵察と分散視覚推論移動マニピュレーション