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マニピュレーションarXiv:2508.17547

LodeStar: 人間のデモンストレーションからの合成データ拡張による長期的器用操作

LodeStar: Long-horizon Dexterity via Synthetic Data Augmentation from Human Demonstrations

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人間のデモを基礎モデルでスキルに分解し、強化学習で合成データを生成して、長期的な器用操作を実現する学習フレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 長期的な(dexterous)マニピュレーションをロボットで頑健に実行するための学習フレームワーク兼システム LodeStar の提案。 - 少数の人間によるデモンストレーションから、タスクを意味的に分割し、強化学習で多様な合成デモデータセットを生成。 - 学習したスキルを Skill Routing Transformer (SRT) で連結し、複雑な long-horizon タスクを実行する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の imitation learning は包括的なデータセット収集が資源集約的という課題があった。 - LodeStar は少数の human demos から合成データを自動生成し、データ収集コストを大幅に削減。 - 実験で従来ベースラインと比較し、タスク性能と頑健性が有意に向上したと報告。

3. 技術・手法の肝は?

- off-the-shelf foundation models を用いてデモを意味的に整合したスキルへ自動分解。 - reinforcement learning により少数の人間デモから多様な synthetic demonstration datasets を生成(sim-augmentation)。 - 生成データでスキルを頑健に訓練し、Skill Routing Transformer (SRT) ポリシーでスキルを連鎖させ long-horizon タスクを実行。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界の難易度の高い long-horizon dexterous manipulation タスク3種で評価。 - 従来ベースラインと比較し、タスク性能と頑健性の有意な改善を確認。 - 詳細な評価指標や被験者数などは要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 合成データによる sim-to-real ギャップや、foundation models の分解精度への依存が議論点になり得るが、要旨からは不明。 - タスク数が3種と限定的である点、スケーラビリティや他タスクへの汎化は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている具体的な prior baselines は明記されていない。 - 関連手法として imitation learning、reinforcement learning による sim-augmentation、Skill Routing Transformer (SRT)、off-the-shelf foundation models を用いたスキル分解の文献を次に読むべき。

※ 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: Weikang Wan, Jiawei Fu, Xiaodi Yuan, Yifeng Zhu, Hao Su

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Developing robotic systems capable of robustly executing long-horizon manipulation tasks with human-level dexterity is challenging, as such tasks require both physical dexterity and seamless sequencing of manipulation skills while robustly handling environment variations. While imitation learning offers a promising approach, acquiring comprehensive datasets is resource-intensive. In this work, we propose a learning framework and system LodeStar that automatically decomposes task demonstrations into semantically meaningful skills using off-the-shelf foundation models, and generates diverse synthetic demonstration datasets from a few human demos through reinforcement learning. These sim-augmented datasets enable robust skill training, with a Skill Routing Transformer (SRT) policy effectively chaining the learned skills together to execute complex long-horizon manipulation tasks. Experimental evaluations on three challenging real-world long-horizon dexterous manipulation tasks demonstrate that our approach significantly improves task performance and robustness compared to previous baselines. Videos are available at lodestar-robot.github.io.

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