不確実性を考慮したロボット世界モデルによる実機オフライン強化学習の実現
Uncertainty-Aware Robotic World Model Makes Offline Model-Based Reinforcement Learning Work on Real Robots
自己回帰型世界モデルに認識的不確実性推定を組み込み、長期ロールアウトでの誤差蓄積を抑えることで、実機ロボットのオフラインデータのみからマニピュレーションや歩行タスクの制御方策を学習可能にした。
著者: Chenhao Li, Andreas Krause, Marco Hutter
分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG
原文アブストラクト
Reinforcement Learning (RL) has achieved impressive results in robotics, yet high-performing pipelines remain highly task-specific, with little reuse of prior data. Offline Model-based RL (MBRL) offers greater data efficiency by training policies entirely from existing datasets, but suffers from compounding errors and distribution shift in long-horizon rollouts. Although existing methods have shown success in controlled simulation benchmarks, robustly applying them to the noisy, biased, and partially observed datasets typical of real-world robotics remains challenging. We present a principled pipeline for making offline MBRL effective on physical robots. Our RWM-U extends autoregressive world models with epistemic uncertainty estimation, enabling temporally consistent multi-step rollouts with uncertainty effectively propagated over long horizons. We combine RWM-U with MOPO-PPO, which adapts uncertainty-penalized policy optimization to the stable, on-policy PPO framework for real-world control. We evaluate our approach on diverse manipulation and locomotion tasks in simulation and on real quadruped and humanoid, training policies entirely from offline datasets. The resulting policies consistently outperform model-free and uncertainty-unaware model-based baselines, and fusing real-world data in model learning further yields robust policies that surpass online model-free baselines trained solely in simulation.
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