VLM生成の反復キーポイント報酬による実機-シミュレーション-実機のロボットマニピュレーション
A Real-to-Sim-to-Real Approach to Robotic Manipulation with VLM-Generated Iterative Keypoint Rewards
VLMが言語指示とRGB-D観測からキーポイント間の関係に基づく報酬関数を生成・反復改善し、実世界シーンをシミュレーションで再構築してRL方策を訓練、実機へ展開する枠組みを提案。
著者: Shivansh Patel, Xinchen Yin, Wenlong Huang, Shubham Garg, Hooshang Nayyeri, Li Fei-Fei, Svetlana Lazebnik, Yunzhu Li
分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV
原文アブストラクト
Task specification for robotic manipulation in open-world environments is challenging, requiring flexible and adaptive objectives that align with human intentions and can evolve through iterative feedback. We introduce Iterative Keypoint Reward (IKER), a visually grounded, Python-based reward function that serves as a dynamic task specification. Our framework leverages VLMs to generate and refine these reward functions for multi-step manipulation tasks. Given RGB-D observations and free-form language instructions, we sample keypoints in the scene and generate a reward function conditioned on these keypoints. IKER operates on the spatial relationships between keypoints, leveraging commonsense priors about the desired behaviors, and enabling precise SE(3) control. We reconstruct real-world scenes in simulation and use the generated rewards to train reinforcement learning (RL) policies, which are then deployed into the real world-forming a real-to-sim-to-real loop. Our approach demonstrates notable capabilities across diverse scenarios, including both prehensile and non-prehensile tasks, showcasing multi-step task execution, spontaneous error recovery, and on-the-fly strategy adjustments. The results highlight IKER's effectiveness in enabling robots to perform multi-step tasks in dynamic environments through iterative reward shaping.
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