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模倣学習arXiv:2507.03930

RwoR: ロボットなしで方策学習するための人間の手の収集からのロボットデモンストレーション生成

RwoR: Generating Robot Demonstrations from Human Hand Collection for Policy Learning without Robot

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手首に装着したGoProで人間の手のデモを収集し、生成モデルでロボットグリッパのデモに変換することで、実機ロボットなしに操作方策を学習できる手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 人間の手によるデモンストレーションからロボットのグリッパーデモンジェネレーションを生成し、実ロボットなしでポリシー学習を可能にするデータ収集システム - GoPro魚眼カメラを人間の手首に装着して手のデモを収集 - hand-to-gripper generative modelにより人間の手のデモをロボットグリッパーのデモに変換 - 生成されたデモからSE(3) actionsを自動抽出し、ポリシーモデル学習に統合 - 実ロボットと熟練オペレータを必要とせず、観察ギャップも橋渡しする枠組み

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の専用teleoperation devicesによるアプローチはロボットシステムと熟練オペレータの両方を必要としスケーラビリティが制限されていた - 人間の手のデモを直接使うアプローチは人間の手と実ロボットの観察間の視覚的ギャップの整合が課題だった - 提案手法は実ロボット不要でデータ収集でき、hand-to-gripper generative modelで観察ギャップを効果的に橋渡し - タイムスタンプと観察の両方で整合を取るtailored data pre-processing strategyを導入

3. 技術・手法の肝は?

- 人間の手首にGoPro fisheye cameraを装着し手のデモを収集 - 自己収集したpaired human hand and UMI gripper demonstrationsデータセットでgenerative modelを学習 - データはタイムスタンプと観察の整合を確保するtailored data pre-processing strategyで処理 - 人間の手のデモのみから対応するSE(3) actionsを自動抽出 - generation pipelineを通じて高品質な生成ロボットデモと統合しポリシーモデルを学習

4. どうやって有効だと検証した?

- 実験においてロバストなmanipulation performanceを実証 - 生成されたロボットデモの品質を示すとともに、データ収集手法の効率性と実用性を実証 - 詳細なデモは https://rwor.github.io/ で公開 - 具体的なタスク設定や比較対象・評価指標は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 生成モデルの品質や汎化性に関する議論の詳細は要旨からは不明 - 人間の手とUMI gripperの対応付けにおける限界や失敗ケースは要旨からは不明 - 収集データセットの規模や多様性、タスク範囲は要旨からは不明 - 実ロボット展開時の性能やsim-to-realギャップの議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- UMI (Universal Manipulation Interface) 関連の研究 - 人間の手のデモを直接用いるimitation learning研究 - hand-to-gripper translation / generative modelによる観察変換研究 - teleoperation devicesを用いたデータ収集効率化研究 - SE(3) action extractionに関する研究

※ 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: Liang Heng, Xiaoqi Li, Shangqing Mao, Jiaming Liu, Ruolin Liu, Jingli Wei, Yu-Kai Wang, Yueru Jia, Chenyang Gu, Rui Zhao, Shanghang Zhang, Hao Dong

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Recent advancements in imitation learning have shown promising results in robotic manipulation, driven by the availability of high-quality training data. To improve data collection efficiency, some approaches focus on developing specialized teleoperation devices for robot control, while others directly use human hand demonstrations to obtain training data. However, the former requires both a robotic system and a skilled operator, limiting scalability, while the latter faces challenges in aligning the visual gap between human hand demonstrations and the deployed robot observations. To address this, we propose a human hand data collection system combined with our hand-to-gripper generative model, which translates human hand demonstrations into robot gripper demonstrations, effectively bridging the observation gap. Specifically, a GoPro fisheye camera is mounted on the human wrist to capture human hand demonstrations. We then train a generative model on a self-collected dataset of paired human hand and UMI gripper demonstrations, which have been processed using a tailored data pre-processing strategy to ensure alignment in both timestamps and observations. Therefore, given only human hand demonstrations, we are able to automatically extract the corresponding SE(3) actions and integrate them with high-quality generated robot demonstrations through our generation pipeline for training robotic policy model. In experiments, the robust manipulation performance demonstrates not only the quality of the generated robot demonstrations but also the efficiency and practicality of our data collection method. More demonstrations can be found at: https://rwor.github.io/

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