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両腕マニピュレーションarXiv:2505.24156

フローベース動画予測による汎用両腕基盤ポリシー

Towards a Generalizable Bimanual Foundation Policy via Flow-based Video Prediction

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テキストからフロー、フローから動画への2段階ファインチューニングで動画予測を行い、軽量拡散ポリシーで両腕ロボットの行動を生成する基盤ポリシーを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 両腕ロボットの汎化可能な bimanual manipulation policy を学習する新手法 - 主要アイデアは text-to-video モデルの fine-tuning によるロボット軌道予測と、軽量 diffusion policy による行動生成 - 二段階パラダイム: text-to-flow モデルと flow-to-video モデルを pre-trained text-to-video モデルから派生 - optical flow を中間変数として用い、言語指示の意図を具体化しつつ細粒度の video prediction を行う - 実 dual-arm robot の manipulation データを収集し、simulation と real-world で有効性を検証

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の VLA (Vision-Language-Action) モデルによる bimanual policy 獲得と比較 - 単腕データセットや pre-trained VLA モデルからの転移は、bimanual データの不足と単腕/両腕操作の本質的差異のため汎化しにくいという課題を指摘 - 提案法は text-to-video モデルを fine-tune して軌道を予測し、軽量 diffusion policy で行動生成する点が新しい - optical flow を中間変数に据えることで、単段の text-to-video 予測における言語の曖昧性を緩和 - 低レベル action を直接使わないことで robot-data 要件を大幅に削減できると主張

3. 技術・手法の肝は?

- pre-trained text-to-video モデルから独立した text-to-flow モデルと flow-to-video モデルを派生させる二段階構成 - text-to-flow モデル: 言語指示から optical flow を予測し、指示の意図を具体化 - flow-to-video モデル: 予測された optical flow を利用して fine-grained な video prediction を実施 - optical flow は画像間の微妙な動きを簡潔に表現する中間変数として機能 - 予測された video/trajectory に基づき、軽量 diffusion policy を訓練して action generation を行う - 低レベル action を直接扱わない設計により、robot-data の必要量を削減

4. どうやって有効だと検証した?

- 実 dual-arm robot 用の高品質な manipulation データを収集 - simulation 実験と real-world 実験の両方を実施 - 両実験の結果から提案手法の有効性を確認したと報告 - 具体的な比較対象・評価指標・タスク設定は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 単段の text-to-video 予測における言語の曖昧性を optical flow 中間表現で緩和する点を議論 - 低レベル action を直接使わないことで robot-data 要件を削減できると主張 - bimanual データの不足と単腕/両腕操作の本質的差異という課題を出発点に置く - 限界・失敗事例・計算コスト・fine-tuning の詳細な議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 比較対象として言及される VLA (Vision-Language-Action) モデル - 単腕データセットや pre-trained VLA モデルからの転移に関する研究 - pre-trained text-to-video モデル(具体的なモデル名は要旨からは不明) - diffusion policy に関する研究 - optical flow を用いた video prediction / 行動生成の関連手法

※ 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: Chenyou Fan, Fangzheng Yan, Chenjia Bai, Jiepeng Wang, Chi Zhang, Zhen Wang, Xuelong Li

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Learning a generalizable bimanual manipulation policy is extremely challenging for embodied agents due to the large action space and the need for coordinated arm movements. Existing approaches rely on Vision-Language-Action (VLA) models to acquire bimanual policies. However, transferring knowledge from single-arm datasets or pre-trained VLA models often fails to generalize effectively, primarily due to the scarcity of bimanual data and the fundamental differences between single-arm and bimanual manipulation. In this paper, we propose a novel bimanual foundation policy by fine-tuning the leading text-to-video models to predict robot trajectories and training a lightweight diffusion policy for action generation. Given the lack of embodied knowledge in text-to-video models, we introduce a two-stage paradigm that fine-tunes independent text-to-flow and flow-to-video models derived from a pre-trained text-to-video model. Specifically, optical flow serves as an intermediate variable, providing a concise representation of subtle movements between images. The text-to-flow model predicts optical flow to concretize the intent of language instructions, and the flow-to-video model leverages this flow for fine-grained video prediction. Our method mitigates the ambiguity of language in single-stage text-to-video prediction and significantly reduces the robot-data requirement by avoiding direct use of low-level actions. In experiments, we collect high-quality manipulation data for real dual-arm robot, and the results of simulation and real-world experiments demonstrate the effectiveness of our method.

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