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モバイルマニピュレーションarXiv:2610.20607

階層型残差方策学習による実世界モバイルマニピュレーションの疎な人間ガイダンス

Hierarchical Residual Policy Learning for Real-World Mobile Manipulation with Sparse Human Guidance

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凍結したベース方策に階層的な残差補正を加え、20%未満の疎な人間介入で価値関数を誘導することで、実機モバイルマニピュレーションを約30分のオンライン学習で効率的に微調整するフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Mobile Manipulation (MoMa) の実世界ファインチューニングを安定かつサンプル効率良く行う枠組み HiRe-MoMa を提案。 - Hierarchical Residual Architecture で凍結した base policy を微調整。 - Policy-Agnostic Residual が base policy に加法的補正を学習。 - Hierarchical Decoupling で residual を mobile-base と manipulator-arm の head に分割し、単方向 conditioning で勾配干渉を緩和。 - Expert-Guided Value Alignment で 20% 未満の sparse human intervention を活用し critic の value landscape を再形成。 - TIAGo++ 上で約 30 分のオンライン相互作用により性能向上を確認。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 実世界 MoMa のファインチューニングは高次元行動空間と異種モジュール間の結合により困難。 - 既存研究との具体的比較は要旨からは不明。 - ただし、base policy アーキテクチャに依存せず性能を向上できる点、20% 未満の sparse human guidance でサンプル効率を高める点、約 30 分のオンライン相互作用で実機微調整を可能にする点を主張。 - 実世界 MoMa の on-robot fine-tuning を可能にする最初期の枠組みの一つと位置づけ。

3. 技術・手法の肝は?

- Hierarchical Residual Architecture: 凍結した base policy を土台に residual を学習。 - Policy-Agnostic Residual: base policy に依存しない加法的補正。 - Hierarchical Decoupling: residual を mobile-base と manipulator-arm の head に分離し、単方向 conditioning を導入。 - Expert-Guided Value Alignment: 20% 未満の sparse human intervention を用いて critic の value landscape を再形成し、専門家事前知識で自律探索を誘導。 - これらにより勾配干渉を緩和し、実世界でのサンプル効率を改善。

4. どうやって有効だと検証した?

- TIAGo++ プラットフォーム上で広範な実世界実験を実施。 - 約 30 分のオンライン相互作用で一貫してタスク性能を向上。 - base policy のアーキテクチャに依存せず性能向上を確認。 - 詳細はプロジェクトウェブサイト https://hire-moma.github.io/ で公開。

5. 議論はある?

- 実世界 MoMa のファインチューニングにおける高次元行動空間と異種モジュール間の結合の難しさを指摘。 - sparse human guidance が 20% 未満の訓練カバレッジでも critic の value landscape を再形成し、自律探索を導けると主張。 - 動的で人間中心の環境に複雑なロボットシステムを展開するための実用的パラダイムを提供。 - 限界や失敗事例、計算コストなどの詳細な議論は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない。 - 関連手法として、residual policy learning、hierarchical reinforcement learning、value alignment、human-in-the-loop learning、mobile manipulation の実世界強化学習に関する定番研究を挙げる。 - 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: Zhefei Gong, Hefeifei Jiang, Zehao Wang, Jiachen Li

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Mobile Manipulation (MoMa) is a cornerstone of autonomous robotic systems, yet real-world fine-tuning remains a formidable challenge because of high-dimensional action spaces and intricate coupling between heterogeneous modules. In this paper, we propose HiRe-MoMa (Hierarchical Residual Mobile Manipulation), a systematic framework for stable and sample-efficient real-world fine-tuning of complex MoMa systems. At its core, HiRe-MoMa adopts a Hierarchical Residual Architecture that fine-tunes a frozen base policy. A Policy-Agnostic Residual learns additive corrections atop the base policy, while Hierarchical Decoupling splits the residual into mobile-base and manipulator-arm heads with unidirectional conditioning, mitigating gradient interference and aligning corrections with the platform's physical hierarchy. To improve sample efficiency in data-expensive real-world settings, we propose Expert-Guided Value Alignment, which leverages sparse human interventions with under 20% training coverage to reshape the critic's value landscape, effectively guiding autonomous exploration through expert priors. Extensive real-world experiments on the TIAGo++ platform demonstrate that HiRe-MoMa consistently enhances task performance with only around 30 minutes of online interaction, regardless of the base policy architecture. To our knowledge, this is among the first frameworks to enable efficient on-robot fine-tuning for mobile manipulation in the real world, providing a practical paradigm for deploying complex robotic systems in dynamic, human-centric environments. Further details can be found on our project website: https://hire-moma.github.io/

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PR本紙発行元 EmplifAI