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歩行arXiv:2505.13549

TD-GRPC: 群相対方策制約を用いた時間差分学習によるヒューマノイド歩行

TD-GRPC: Temporal Difference Learning with Group Relative Policy Constraint for Humanoid Locomotion

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TD-MPCにGRPOと方策制約を組み合わせ、計画と学習の整合性を保ちながらヒューマノイドの歩行・動的運動を安定化させる手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 高次元制御である humanoid locomotion 向けの強化学習手法 - TD-MPC フレームワークの拡張である TD-GRPC を提案 - Group Relative Policy Optimization (GRPO) と明示的な Policy Constraints (PC) を統合 - 26-DoF Unitree H1-2 humanoid robot 上で検証 - 基本歩行から動的な運動まで対象とする locomotion task suite で評価

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の TD-MPC 系は off-policy 更新による policy mismatch と不安定性が課題 - TD-GRPC は planner 自体を変更せずに安定性と頑健性を改善 - 計画の prior と学習 rollout の整合性を latent policy space の trust-region 制約で担保 - group-relative ranking で候補軌道の物理的実現可能性を評価・保持 - 従来法と異なり planner を改変せず柔軟な planning と policy learning を両立

3. 技術・手法の肝は?

- TD-MPC を基盤とした拡張フレームワーク - GRPO による group-relative ranking を活用 - latent policy space に trust-region 制約を課す Policy Constraints (PC) - planning priors と learned rollouts の一貫性を維持 - 候補 trajectory の物理的 feasibility を group-relative に評価・保持

4. どうやって有効だと検証した?

- 26-DoF Unitree H1-2 humanoid robot 上で検証 - 基本 walking から highly dynamic movements までの locomotion task suite を使用 - simulation 結果により stability と policy robustness の改善を報告 - sampling efficiency の向上も示唆 - 詳細な比較手法や指標は要旨からは不明

5. 議論はある?

- off-policy 更新に伴う policy mismatch と不安定性への対処が動機 - planner を変更せずに robust motions を実現する点を主張 - 制約が planning の柔軟性を損なわない設計を意図 - 実機実験や sim-to-real の議論は要旨からは不明 - 制約の厳しさや計算コストの詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- Temporal-Difference Model Predictive Control (TD-MPC) - Group Relative Policy Optimization (GRPO) - TD-MPC 系の humanoid locomotion 研究 - trust-region 制約を用いた policy optimization 関連研究 - 同分野の定番として model-free RL の PPO 系手法

※ 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: Khang Nguyen, Khai Nguyen, An T. Le, Jan Peters, Manfred Huber, Ngo Anh Vien, Minh Nhat Vu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Robot learning in high-dimensional control settings, such as humanoid locomotion, presents persistent challenges for reinforcement learning (RL) algorithms due to unstable dynamics, complex contact interactions, and sensitivity to distributional shifts during training. Model-based methods, \textit{e.g.}, Temporal-Difference Model Predictive Control (TD-MPC), have demonstrated promising results by combining short-horizon planning with value-based learning, enabling efficient solutions for basic locomotion tasks. However, these approaches remain ineffective in addressing policy mismatch and instability introduced by off-policy updates. Thus, in this work, we introduce Temporal-Difference Group Relative Policy Constraint (TD-GRPC), an extension of the TD-MPC framework that unifies Group Relative Policy Optimization (GRPO) with explicit Policy Constraints (PC). TD-GRPC applies a trust-region constraint in the latent policy space to maintain consistency between the planning priors and learned rollouts, while leveraging group-relative ranking to assess and preserve the physical feasibility of candidate trajectories. Unlike prior methods, TD-GRPC achieves robust motions without modifying the underlying planner, enabling flexible planning and policy learning. We validate our method across a locomotion task suite ranging from basic walking to highly dynamic movements on the 26-DoF Unitree H1-2 humanoid robot. Through simulation results, TD-GRPC demonstrates its improvements in stability and policy robustness with sampling efficiency while training for complex humanoid control tasks.

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