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sim2realarXiv:2509.12516

実時間でのゼロからの自律化:非構造環境における動力学のオンライン適応

Zero to Autonomy in Real-Time: Online Adaptation of Dynamics in Unstructured Environments

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関数エンコーダと再帰的最小二乗法を組み合わせ、ストリーミングオドメトリから動力学モデルをオンラインで適応させる手法を提案し、氷上を含む非構造地形でのナビゲーション性能を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 非構造環境でロボットがゼロ事前知識から数秒で安全制御へ適応するためのオンライン適応手法。 - 急な地形変化(例:突然の氷面)による dynamics shift に対し、planner を安定化させるためモデルをリアルタイム更新する。 - function encoders と recursive least squares を組み合わせ、係数を latent state として streaming odometry から更新する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の gradient-based inner-loop updates を必要とせず、constant-time の係数推定を実現。 - 数秒分のデータのみで適応可能。 - static および meta-learning baselines と比較し、衝突を削減しモデル精度と下流の planning を改善。

3. 技術・手法の肝は?

- function encoders の係数を latent states とみなし、recursive least squares で streaming odometry から逐次更新。 - gradient-based inner-loop updates を排除し、constant-time coefficient estimation を実現。 - これにより短時間データからのオンライン適応を可能にする。

4. どうやって有効だと検証した?

- Van der Pol system でアルゴリズム挙動を評価。 - Unity simulator で高忠実度の off-road navigation を評価。 - Clearpath Jackal robot で評価し、local ice rink の challenging terrain を含む。 - これらの設定でモデル精度と下流 planning が改善し、static および meta-learning baselines より衝突が減少。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(具体的な限界や議論の詳細は記述されていない)。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている static baseline および meta-learning baseline 関連の研究。 - function encoders および recursive least squares の原論文。 - Van der Pol system を用いた適応制御の関連研究。

※ 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: William Ward, Sarah Etter, Jesse Quattrociocchi, Christian Ellis, Adam J. Thorpe, Ufuk Topcu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Autonomous robots must go from zero prior knowledge to safe control within seconds to operate in unstructured environments. Abrupt terrain changes, such as a sudden transition to ice, create dynamics shifts that can destabilize planners unless the model adapts in real-time. We present a method for online adaptation that combines function encoders with recursive least squares, treating the function encoder coefficients as latent states updated from streaming odometry. This yields constant-time coefficient estimation without gradient-based inner-loop updates, enabling adaptation from only a few seconds of data. We evaluate our approach on a Van der Pol system to highlight algorithmic behavior, in a Unity simulator for high-fidelity off-road navigation, and on a Clearpath Jackal robot, including on a challenging terrain at a local ice rink. Across these settings, our method improves model accuracy and downstream planning, reducing collisions compared to static and meta-learning baselines.

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