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マニピュレーションarXiv:2506.16475

Human2LocoMan: 人間データの事前学習による多様な四足歩行ロボットのマニピュレーション学習

Human2LocoMan: Learning Versatile Quadrupedal Manipulation with Human Pretraining

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人間と四足ロボットLocoManのデータを統合した遠隔操作・データ収集パイプラインとモジュール型アーキテクチャを構築し、人間データでの事前学習により実世界タスクの成功率を大幅に向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 四足歩行ロボット LocoMan の多様なマニピュレーション技能を、人間とロボット双方のデータから学習する cross-embodiment imitation learning システム。 - 人間と LocoMan の観測・行動空間を統一・モジュール化する teleoperation とデータ収集パイプラインを開発。 - 家庭内タスクを対象に unimanual/bimanual モードを扱う初の LocoMan 用マニピュレーションデータセットと、対応する人間データセットを構築。 - code・hardware・data をオープンソース化。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 四足ロボットは locomotion は得意だが、スケーラブルに汎用マニピュレーション技能を獲得するのは困難という課題に対し、cross-embodiment の imitation learning で取り組む。 - 人間とロボットの観測・行動空間を統一・モジュール化し、異なる embodiment 間の構造的に modality が揃ったデータでの co-training/pretraining を可能にした点。 - LocoMan 向けのマニピュレーションデータセットを初めて構築し、対応する人間データセットも整備した点。 - 実世界6タスクで baseline 比 平均成功率 +41.9%、OOD 設定で +79.7% を報告。

3. 技術・手法の肝は?

- 人間と LocoMan の teleoperation・データ収集パイプラインを構築し、観測・行動空間を統一・モジュール化。 - 異なる embodiment 間で構造的に modality が揃ったデータに対する co-training と pretraining を支える効率的なモジュール化アーキテクチャを提案。 - 人間データでの pretraining を組み合わせ、ロボットデータ量が半分でも性能を維持できることを示す。 - 詳細なアルゴリズム構成は要旨からは不明。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界の6つのマニピュレーションタスクで検証。 - baseline 比で平均成功率 +41.9%、OOD 設定で +79.7% の改善。 - 人間データでの pretraining により、全体で +38.6%、OOD 設定で +82.7% の成功率改善。 - ロボットデータが半分の量でも一貫してより良い性能を達成。

5. 議論はある?

- 人間データ pretraining が OOD 設定で特に大きな改善をもたらし、データ効率と汎化に寄与することを議論。 - ロボットデータ量を半減できる点を実用的利点として提示。 - 限界や失敗事例、タスク以外への一般化については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている baseline や具体的な prior 手法名は要旨からは不明。 - 関連手法として cross-embodiment imitation learning、teleoperation によるデータ収集、modularized architecture を用いた co-training/pretraining の代表的研究を次に読む候補として挙げる。 - LocoMan のハードウェア・データセット(プロジェクトページで公開)も参照候補。

※ 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: Yaru Niu, Yunzhe Zhang, Mingyang Yu, Changyi Lin, Chenhao Li, Yikai Wang, Yuxiang Yang, Wenhao Yu, Tingnan Zhang, Zhenzhen Li, Jonathan Francis, Bingqing Chen, Jie Tan, Ding Zhao

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Quadrupedal robots have demonstrated impressive locomotion capabilities in complex environments, but equipping them with autonomous versatile manipulation skills in a scalable way remains a significant challenge. In this work, we introduce a cross-embodiment imitation learning system for quadrupedal manipulation, leveraging data collected from both humans and LocoMan, a quadruped equipped with multiple manipulation modes. Specifically, we develop a teleoperation and data collection pipeline, which unifies and modularizes the observation and action spaces of the human and the robot. To effectively leverage the collected data, we propose an efficient modularized architecture that supports co-training and pretraining on structured modality-aligned data across different embodiments. Additionally, we construct the first manipulation dataset for the LocoMan robot, covering various household tasks in both unimanual and bimanual modes, supplemented by a corresponding human dataset. We validate our system on six real-world manipulation tasks, where it achieves an average success rate improvement of 41.9% overall and 79.7% under out-of-distribution (OOD) settings compared to the baseline. Pretraining with human data contributes a 38.6% success rate improvement overall and 82.7% under OOD settings, enabling consistently better performance with only half the amount of robot data. Our code, hardware, and data are open-sourced at: https://human2bots.github.io.

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