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モバイルマニピュレーションarXiv:2506.01185

HoMeR: ハイブリッド模倣と全身制御による実環境モバイルマニピュレーションの学習

HoMeR: Learning In-the-Wild Mobile Manipulation via Hybrid Imitation and Whole-Body Control

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全身制御と絶対/相対のハイブリッド行動を組み合わせ、家庭内でのモバイルマニピュレーションを少数のデモで学習する模倣学習フレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- HoMeRは、mobile manipulationのためのimitation learningフレームワーク - whole-body controlとhybrid action modesを組み合わせる - 長距離移動とfine-grained manipulationの両方を扱う - 実家庭環境(in-the-wild)でのタスク実行を目指す - holonomic mobile manipulator + 7-DoF armに実装 - 台所・リビング系の家事タスク(キャビネット開け、ゴミ掃き、枕の片付け等)を対象 - 20 demonstrations per taskという少ないデモで学習 - vision-language modelsとの互換性も持ち、汎化に活用可能

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のmanipulation研究はtabletop設定が中心で、mobile baseとarmの協調を含むin-the-wildタスクは限定的 - HoMeRはwhole-body controlとhybrid action modesを統合し、長距離移動と微細操作を単一フレームワークで扱う点が新しい - 比較対象としてhybrid actionsなし・whole-body controlなしのbaselinesを設定 - 3 simulated + 3 real household tasksで、20 demonstrations per taskという設定下で平均29.17ポイント上回る - 少サンプル(sample-efficient)かつ汎化可能な実環境mobile manipulationへの道筋を示す点が先行研究との差分

3. 技術・手法の肝は?

- 中核は高速なkinematics-based whole-body controller - 目標end-effector poseをmobile baseとarmの協調動作にマッピング - この縮約されたend-effector action space内で学習 - 長距離移動にはabsolute pose predictions - 微細操作にはrelative pose predictions - 両者を切り替えるhybrid action modesを学習 - 低レベル調整をcontrollerにオフロードし、学習をタスクレベル意思決定に集中 - vision-language modelsと組み合わせ、internet-scale priorsを活用して新規物体・配置・混雑シーンへの汎化を狙う

4. どうやって有効だと検証した?

- holonomic mobile manipulator + 7-DoF armを実家庭に配備して評価 - 3 simulated + 3 real household tasksで検証 - 例: opening cabinets, sweeping trash, rearranging pillows - 比較: hybrid actionsなし、whole-body controlなしのbaselines - 各タスク20 demonstrations per taskで学習し、overall success rate 79.17%を達成 - 次善baselineを平均29.17ポイント上回る - vision-language modelsとの互換性および新規物体・配置・混雑シーンへの汎化についても言及

5. 議論はある?

- 実家庭でのin-the-wild評価を実施しているが、タスク数は3 simulated + 3 realと限定的 - 20 demonstrations per taskでのsample efficiencyを示す一方、さらなるタスク多様性での検証は要旨からは不明 - whole-body controllerはkinematics-basedであり、dynamicsや接触の扱いの限界は要旨からは不明 - vision-language modelsのprior活用による汎化の定量的詳細は要旨からは不明 - 実環境特有の失敗モードや安全性・信頼性に関する議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 比較対象として明示されたbaselines(hybrid actionsなし、whole-body controlなし)の関連研究 - whole-body controlを用いたmobile manipulationの先行研究 - imitation learningにおけるhybrid action modes(absolute/relative pose)の関連研究 - vision-language modelsをmanipulationに活用する研究(例: RT-2系、VLA系の一般名) - 実家庭環境でのhousehold manipulationベンチマーク関連研究

※ 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: Priya Sundaresan, Rhea Malhotra, Phillip Miao, Jingyun Yang, Jimmy Wu, Hengyuan Hu, Rika Antonova, Francis Engelmann, Dorsa Sadigh, Jeannette Bohg

分類: cs.RO

原文アブストラクト

We introduce HoMeR, an imitation learning framework for mobile manipulation that combines whole-body control with hybrid action modes that handle both long-range and fine-grained motion, enabling effective performance on realistic in-the-wild tasks. At its core is a fast, kinematics-based whole-body controller that maps desired end-effector poses to coordinated motion across the mobile base and arm. Within this reduced end-effector action space, HoMeR learns to switch between absolute pose predictions for long-range movement and relative pose predictions for fine-grained manipulation, offloading low-level coordination to the controller and focusing learning on task-level decisions. We deploy HoMeR on a holonomic mobile manipulator with a 7-DoF arm in a real home. We compare HoMeR to baselines without hybrid actions or whole-body control across 3 simulated and 3 real household tasks such as opening cabinets, sweeping trash, and rearranging pillows. Across tasks, HoMeR achieves an overall success rate of 79.17% using just 20 demonstrations per task, outperforming the next best baseline by 29.17 on average. HoMeR is also compatible with vision-language models and can leverage their internet-scale priors to better generalize to novel object appearances, layouts, and cluttered scenes. In summary, HoMeR moves beyond tabletop settings and demonstrates a scalable path toward sample-efficient, generalizable manipulation in everyday indoor spaces. Code, videos, and supplementary material are available at: http://homer-manip.github.io

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