スケッチからスキルへ:人間が描いた軌道スケッチによるロボット学習のブートストラップ
Sketch-to-Skill: Bootstrapping Robot Learning with Human Drawn Trajectory Sketches
人間が描いた2Dスケッチ軌道を3D軌道に変換し、それを用いて模倣学習と強化学習を組み合わせてロボットのマニピュレーション方策を効率的に学習させるフレームワークを提案した。
著者: Peihong Yu, Amisha Bhaskar, Anukriti Singh, Zahiruddin Mahammad, Pratap Tokekar
分類: cs.RO, cs.AI, cs.HC
原文アブストラクト
Training robotic manipulation policies traditionally requires numerous demonstrations and/or environmental rollouts. While recent Imitation Learning (IL) and Reinforcement Learning (RL) methods have reduced the number of required demonstrations, they still rely on expert knowledge to collect high-quality data, limiting scalability and accessibility. We propose Sketch-to-Skill, a novel framework that leverages human-drawn 2D sketch trajectories to bootstrap and guide RL for robotic manipulation. Our approach extends beyond previous sketch-based methods, which were primarily focused on imitation learning or policy conditioning, limited to specific trained tasks. Sketch-to-Skill employs a Sketch-to-3D Trajectory Generator that translates 2D sketches into 3D trajectories, which are then used to autonomously collect initial demonstrations. We utilize these sketch-generated demonstrations in two ways: to pre-train an initial policy through behavior cloning and to refine this policy through RL with guided exploration. Experimental results demonstrate that Sketch-to-Skill achieves ~96% of the performance of the baseline model that leverages teleoperated demonstration data, while exceeding the performance of a pure reinforcement learning policy by ~170%, only from sketch inputs. This makes robotic manipulation learning more accessible and potentially broadens its applications across various domains.
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