マルチモーダルカテゴリカル探索を用いた強化学習による非把持平面マニピュレーション
Nonprehensile Planar Manipulation through Reinforcement Learning with Multimodal Categorical Exploration
物体の押し操作のような非把持マニピュレーションにおいて、接触モードの多様性に対応するためカテゴリカル分布によるマルチモーダル探索を導入し、任意の初期・目標姿勢への高精度な押し操作を実現した。シミュレーションで学習した方策を実機KUKA iiwaに転移し、外乱や観測ノイズへの頑健性も示した。
著者: Juan Del Aguila Ferrandis, João Moura, Sethu Vijayakumar
分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG
原文アブストラクト
Developing robot controllers capable of achieving dexterous nonprehensile manipulation, such as pushing an object on a table, is challenging. The underactuated and hybrid-dynamics nature of the problem, further complicated by the uncertainty resulting from the frictional interactions, requires sophisticated control behaviors. Reinforcement Learning (RL) is a powerful framework for developing such robot controllers. However, previous RL literature addressing the nonprehensile pushing task achieves low accuracy, non-smooth trajectories, and only simple motions, i.e. without rotation of the manipulated object. We conjecture that previously used unimodal exploration strategies fail to capture the inherent hybrid-dynamics of the task, arising from the different possible contact interaction modes between the robot and the object, such as sticking, sliding, and separation. In this work, we propose a multimodal exploration approach through categorical distributions, which enables us to train planar pushing RL policies for arbitrary starting and target object poses, i.e. positions and orientations, and with improved accuracy. We show that the learned policies are robust to external disturbances and observation noise, and scale to tasks with multiple pushers. Furthermore, we validate the transferability of the learned policies, trained entirely in simulation, to a physical robot hardware using the KUKA iiwa robot arm. See our supplemental video: https://youtu.be/vTdva1mgrk4.
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