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マニピュレーションarXiv:2505.07802

フローモデルによる軌道スティッチングの改善

Improving Trajectory Stitching with Flow Models

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フローモデルを用いた軌道計画において、訓練データに完全な解が存在しない場合でも既存軌道を組み合わせて計画できるよう、アーキテクチャとデータセットの設計および学習・推論手法を改良した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 生成モデルをロボットマニピュレーションの軌道計画に応用する研究。 - 訓練データに完全な解軌道が存在しない場合の性能劣化を、軌道のstitching(接続)能力の欠如として特定。 - アーキテクチャとデータセット選択の改善、および訓練・推論手順の新規追加によりstitchingを強化。 - Franka Pandaのシミュレーションと実機で、分布外境界条件の計画と障害物回避を検証。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の生成モデルベースの軌道計画は、訓練セットに完全な解軌道がない場合に性能が低い。 - 本研究はその原因をstitching不能と特定し、アーキテクチャ・データセット・訓練/推論の改善で対処。 - 分布外境界条件と障害物回避においてベースラインより大幅に優れ、最大4倍の大きさの障害物を回避可能。

3. 技術・手法の肝は?

- 軌道stitchingを可能にするためのアーキテクチャとデータセット選択の変更。 - 訓練・推論手順への新規追加(具体的な内容は要旨からは不明)により、stitching能力を安定化・強化。 - Flow Modelsを用いた生成モデルによる軌道計画。

4. どうやって有効だと検証した?

- Franka Pandaのシミュレーションと実機で、分布外境界条件の計画と障害物回避を実施。 - 両タスクでベースラインより大幅に良い性能を示し、最大4倍の障害物を回避できることを確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。 - 関連手法として、生成モデルベースの軌道計画(例:Diffusion Policy、Flow Matching)や、stitchingを扱う模倣学習(例:Trajectory Transformer、Decision Transformer)が考えられるが、要旨に記載なし。

※ 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: Reece O'Mahoney, Wanming Yu, Ioannis Havoutis

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Generative models have shown great promise as trajectory planners, given their affinity to modeling complex distributions and guidable inference process. Previous works have successfully applied these in the context of robotic manipulation but perform poorly when the required solution does not exist as a complete trajectory within the training set. We identify that this is a result of being unable to plan via stitching, and subsequently address the architectural and dataset choices needed to remedy this. On top of this, we propose a novel addition to the training and inference procedures to both stabilize and enhance these capabilities. We demonstrate the efficacy of our approach by generating plans with out of distribution boundary conditions and performing obstacle avoidance on the Franka Panda in simulation and on real hardware. In both of these tasks our method performs significantly better than the baselines and is able to avoid obstacles up to four times as large.

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