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sim2realarXiv:2504.20520

PRISM: 投影ベース報酬統合によるシーン認識型Real-to-Sim-to-Real転移

PRISM: Projection-based Reward Integration for Scene-Aware Real-to-Sim-to-Real Transfer with Few Demonstrations

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少数の実演から画像で物体を認識し3Dモデルを取得してシミュレーション環境を自動構築し、VLM監督の投影ベース報酬でRL方策を訓練して実世界に転移する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 少ない実演から、ロボット初期位置や物体姿勢の変化に頑健な制御方策を獲得するための real-to-sim-to-real パイプライン - 実演画像から scene objects を同定し、既存ライブラリから対応する 3D models を取得して simulation environments を構築 - projection-based reward model を VLM で監督し、RL 方策を訓練した後、expert demonstrations で fine-tune - 最終目的は実環境で信頼できるロボット制御方策を展開すること

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- imitation learning は限られたサンプルからの汎化が難しいが、RL は自律探索により頑健な行動を獲得可能 - 実世界での直接 RL 訓練は非実用的・不安全であり、simulation 構築は scene 設計や task-specific reward 作成に手間がかかる - 本研究は実演ベースで simulation 環境を自動構築し、VLM 監督の projection-based reward で RL 訓練する統合パイプラインを提案 - 具体的な先行研究名や定量的比較は要旨からは不明

3. 技術・手法の肝は?

- 実演画像から scene objects を同定し、既存ライブラリから 3D models を取得して simulation environments を構築 - projection-based reward model を導入し、human-guided object projection relationships をプロンプトとして VLM が監督 - この reward を用いて RL policy を訓練 - さらに expert demonstrations で policy を fine-tune - 各構成要素の詳細アルゴリズムは要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- 要旨からは不明 - 実世界展開を目指すと述べられているが、具体的な実験設定・評価指標・比較結果は要旨に記載なし

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 実世界での安全性や sim-to-real gap、VLM 監督の信頼性などに関する議論は要旨に明示されていない

6. 次に読むべき論文は?

- imitation learning(一般名) - reinforcement learning(一般名) - vision-language model (VLM)(一般名) - real-to-sim-to-real transfer(一般名) - 要旨で参照/比較されている個別論文は明示されていない

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Haowen Sun, Han Wang, Chengzhong Ma, Shaolong Zhang, Jiawei Ye, Xingyu Chen, Xuguang Lan

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Learning from few demonstrations to develop policies robust to variations in robot initial positions and object poses is a problem of significant practical interest in robotics. Compared to imitation learning, which often struggles to generalize from limited samples, reinforcement learning (RL) can autonomously explore to obtain robust behaviors. Training RL agents through direct interaction with the real world is often impractical and unsafe, while building simulation environments requires extensive manual effort, such as designing scenes and crafting task-specific reward functions. To address these challenges, we propose an integrated real-to-sim-to-real pipeline that constructs simulation environments based on expert demonstrations by identifying scene objects from images and retrieving their corresponding 3D models from existing libraries. We introduce a projection-based reward model for RL policy training that is supervised by a vision-language model (VLM) using human-guided object projection relationships as prompts, with the policy further fine-tuned using expert demonstrations. In general, our work focuses on the construction of simulation environments and RL-based policy training, ultimately enabling the deployment of reliable robotic control policies in real-world scenarios.

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