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sim2realarXiv:2509.14992

ExT: 大規模マルチタスク事前学習とファインチューニングによるスケーラブルな自律掘削

ExT: Towards Scalable Autonomous Excavation via Large-Scale Multi-Task Pretraining and Fine-Tuning

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大規模な実演データでマルチタスク掘削ポリシーを事前学習し、SFTやRLFTで微調整することで、シミュレーションから実機まで高精度な自律掘削を実現するフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 大規模な自動掘削のための統合オープンソースフレームワーク ExT を提案 - 大規模デモンストレーション収集・事前学習・ファインチューニングを一貫して扱う - 複数専門家のデモから multitask excavation policies を事前学習 - supervised fine-tuning (SFT) と reinforcement learning fine-tuning (RLFT) で新タスク・新条件に特化 - シミュレーションと実機の両方で評価

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の state-of-the-art は高度に設計された task-specific controllers で、新シナリオごとに多大な手動チューニングが必要 - 大規模事前学習モデルは manipulation や navigation で適応性を示すが、重建設機械への適用はほぼ未開拓 - ExT は掘削に大規模事前学習+ファインチューニングを持ち込み、単一タスク専用コントローラに匹敵する性能を実機で示す点が新しい

3. 技術・手法の肝は?

- 複数の専門家から大規模デモンストレーションを収集 - そのデータで multitask excavation policies を事前学習 - 新タスク・新動作条件への特化に SFT または RLFT を適用 - シミュレーションから実機への転移を前提とした統一パイプライン - 詳細なネットワーク構成やアルゴリズムは要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションと実世界実験の両方を実施 - 事前学習済み ExT policies が完全な excavation cycles を cm 級精度で実行 - simulation から real machine への転移が、専用単一タスクコントローラに匹敵する性能で成功 - シミュレーションで新タスク・out-of-distribution 条件・機械構成への迅速適応と、既学習タスクの性能維持を確認

5. 議論はある?

- 重建設機械における大規模事前学習の有効性を示唆 - スケーラブルで汎用な自動掘削の基盤になり得ると主張 - 実機評価は限定的で、適応性の検証は主にシミュレーション - 実環境での out-of-distribution 適応や長期運用の議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- manipulation や navigation における大規模事前学習モデルの関連研究 - supervised fine-tuning (SFT) と reinforcement learning fine-tuning (RLFT) の比較研究 - 自動掘削の task-specific controllers に関する従来研究 - sim-to-real transfer に関する研究 - 具体的な論文名は要旨からは不明

※ 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: Yifan Zhai, Lorenzo Terenzi, Patrick Frey, Diego Garcia Soto, Pascal Egli, Marco Hutter

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Scaling up the deployment of autonomous excavators is of great economic and societal importance. Yet it remains a challenging problem, as effective systems must robustly handle unseen worksite conditions and new hardware configurations. Current state-of-the-art approaches rely on highly engineered, task-specific controllers, which require extensive manual tuning for each new scenario. In contrast, recent advances in large-scale pretrained models have shown remarkable adaptability across tasks and embodiments in domains such as manipulation and navigation, but their applicability to heavy construction machinery remains largely unexplored. In this work, we introduce ExT, a unified open-source framework for large-scale demonstration collection, pretraining, and fine-tuning of multitask excavation policies. ExT policies are first trained on large-scale demonstrations collected from a mix of experts, then fine-tuned either with supervised fine-tuning (SFT) or reinforcement learning fine-tuning (RLFT) to specialize to new tasks or operating conditions. Through both simulation and real-world experiments, we show that pretrained ExT policies can execute complete excavation cycles with centimeter-level accuracy, successfully transferring from simulation to real machine with performance comparable to specialized single-task controllers. Furthermore, in simulation, we demonstrate that ExT's fine-tuning pipelines allow rapid adaptation to new tasks, out-of-distribution conditions, and machine configurations, while maintaining strong performance on previously learned tasks. These results highlight the potential of ExT to serve as a foundation for scalable and generalizable autonomous excavation.

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