未分割デモンストレーションからのボトムアップスキル発見による長期的ロボットマニピュレーション
Bottom-Up Skill Discovery from Unsegmented Demonstrations for Long-Horizon Robot Manipulation
未分割の実演データから階層的クラスタリングでスキルを自動発見し、模倣学習で再利用可能なスキルとメタコントローラを訓練して長期的なマニピュレーションタスクを実現した研究。
著者: Yifeng Zhu, Peter Stone, Yuke Zhu
分類: cs.RO, cs.LG
原文アブストラクト
We tackle real-world long-horizon robot manipulation tasks through skill discovery. We present a bottom-up approach to learning a library of reusable skills from unsegmented demonstrations and use these skills to synthesize prolonged robot behaviors. Our method starts with constructing a hierarchical task structure from each demonstration through agglomerative clustering. From the task structures of multi-task demonstrations, we identify skills based on the recurring patterns and train goal-conditioned sensorimotor policies with hierarchical imitation learning. Finally, we train a meta controller to compose these skills to solve long-horizon manipulation tasks. The entire model can be trained on a small set of human demonstrations collected within 30 minutes without further annotations, making it amendable to real-world deployment. We systematically evaluated our method in simulation environments and on a real robot. Our method has shown superior performance over state-of-the-art imitation learning methods in multi-stage manipulation tasks. Furthermore, skills discovered from multi-task demonstrations boost the average task success by $8\%$ compared to those discovered from individual tasks.
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