人間の動画からロボットマニピュレーションのための報酬関数を学習
Learning Reward Functions for Robotic Manipulation by Observing Humans
人間の操作動画を活用し、ロボットの身体や環境に依存しない汎用的な報酬関数を学習する手法HOLDを提案。目標画像との距離を報酬とすることで、強化学習の探索を効率化する。
著者: Minttu Alakuijala, Gabriel Dulac-Arnold, Julien Mairal, Jean Ponce, Cordelia Schmid
分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV, cs.LG
原文アブストラクト
Observing a human demonstrator manipulate objects provides a rich, scalable and inexpensive source of data for learning robotic policies. However, transferring skills from human videos to a robotic manipulator poses several challenges, not least a difference in action and observation spaces. In this work, we use unlabeled videos of humans solving a wide range of manipulation tasks to learn a task-agnostic reward function for robotic manipulation policies. Thanks to the diversity of this training data, the learned reward function sufficiently generalizes to image observations from a previously unseen robot embodiment and environment to provide a meaningful prior for directed exploration in reinforcement learning. We propose two methods for scoring states relative to a goal image: through direct temporal regression, and through distances in an embedding space obtained with time-contrastive learning. By conditioning the function on a goal image, we are able to reuse one model across a variety of tasks. Unlike prior work on leveraging human videos to teach robots, our method, Human Offline Learned Distances (HOLD) requires neither a priori data from the robot environment, nor a set of task-specific human demonstrations, nor a predefined notion of correspondence across morphologies, yet it is able to accelerate training of several manipulation tasks on a simulated robot arm compared to using only a sparse reward obtained from task completion.
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