不確実性を考慮した模倣学習による文脈適応型ロボットマニピュレーション
A context-adaptive policy framework for robust and reactive robotic manipulation via uncertainty-aware imitation learning
模倣学習と不確実性推定を組み合わせ、環境に応じて適応する頑健な操作ポリシーを生成するフレームワークを提案し、実機で検証した。
著者: Tim R. Winter, Leonard Klüpfel, Ashok M. Sundaram, Werner Friedl, Maximo A. Roa, Freek Stulp, João Silvério
分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG
原文アブストラクト
Generating robust and reactive manipulation strategies that can adapt to changing context information is a challenging task in robotics. Over the years, Learning from Demonstration (LfD) has emerged as an intuitive and effective solution for generating reactive policies, particularly by following dynamical-system(DS)-based approaches. However, most state-of-the-art DS-based approaches focus on addressing the robustness limitations, overlooking the modulation of policies in response to the environment. As a result, they tend to be inflexible with respect to parameterization by task-dependent variables. In this work, we build on existing work on policy fusion and uncertainty quantification to propose a context-adaptive policy framework that combines task-parameterized, robust and reactive manipulation. For this, we use LfD to acquire a policy that is conditioned on the robot state and low-dimensional task-dependent parameters reflecting the environment. We combine the learned policy with additional uncertainty-aware policies using a Mixture of Experts (MoE) formulation to improve its out-of-distribution (OOD) robustness and convergence behavior. The approach is evaluated on the LASA handwriting dataset and on a real 7-DoF robot in three scenarios: force-conditioned grasping, manipulation of deformable food items and object-centric grasping.
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