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データ拡張arXiv:2509.19454

ROPA: RGB-D両腕操作データ拡張のための合成ロボット姿勢生成

ROPA: Synthetic Robot Pose Generation for RGB-D Bimanual Data Augmentation

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拡散モデルを微調整し、第三者視点のRGB-D観測と関節空間行動ラベルを同時生成することで、両腕操作の模倣学習データを拡張する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 両手(bimanual)マニピュレーションの模倣学習向けデータ拡張手法 ROPA の提案。 - eye-to-hand(第三者視点)の RGB および RGB-D 観測を対象とする。 - Stable Diffusion を fine-tune し、新規ロボット姿勢の第三者視点 RGB/RGB-D 観測を合成する offline データ拡張。 - 画像と同時に対応する joint-space action label も生成する。 - 5 つの simulated タスクと 3 つの real-world タスクで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のデータ拡張は eye-in-hand(wrist camera)の RGB 入力向け、または paired action なしの新規画像生成が中心だった。 - eye-to-hand(第三者視点)RGB-D 学習に対して新規 action label 付きで拡張する研究は未開拓だった点を埋める。 - 画像だけでなく joint-space action label を同時生成する点が先行研究と異なる。 - bimanual 特有の gripper-to-object contact 制約を constrained optimization で課す点が新しい。

3. 技術・手法の肝は?

- Stable Diffusion を fine-tune し、新規ロボット姿勢の第三者視点 RGB および RGB-D 観測を合成。 - 合成と同時に対応する joint-space action label を生成。 - constrained optimization により、bimanual シナリオでの適切な gripper-to-object contact 制約を課し物理的整合性を強制。 - offline imitation learning の枠組みでのデータ拡張として位置づけ。

4. どうやって有効だと検証した?

- 5 つの simulated タスクと 3 つの real-world タスクで評価。 - 2625 回の simulation trials と 300 回の real-world trials を実施。 - ROPA が baselines および ablations を上回る結果を示した。 - eye-to-hand bimanual manipulation におけるスケーラブルな RGB/RGB-D データ拡張の可能性を示唆。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 2625 simulation trials と 300 real-world trials で baselines/ablations を上回ったと報告。 - 物理的整合性を contact 制約で担保する設計の限界や失敗ケースについては要旨に記載なし。

6. 次に読むべき論文は?

- Stable Diffusion を用いたロボットデータ拡張の先行研究(要旨では個別名の明示なし)。 - eye-in-hand(wrist camera)RGB 向けデータ拡張の先行研究。 - paired action なしの新規画像生成による拡張研究。 - imitation learning における data augmentation の同分野定番手法。

※ 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: Jason Chen, I-Chun Arthur Liu, Gaurav Sukhatme, Daniel Seita

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV, cs.LG

原文アブストラクト

Training robust bimanual manipulation policies via imitation learning requires demonstration data with broad coverage over robot poses, contacts, and scene contexts. However, collecting diverse and precise real-world demonstrations is costly and time-consuming, which hinders scalability. Prior works have addressed this with data augmentation, typically for either eye-in-hand (wrist camera) setups with RGB inputs or for generating novel images without paired actions, leaving augmentation for eye-to-hand (third-person) RGB-D training with new action labels less explored. In this paper, we propose Synthetic Robot Pose Generation for RGB-D Bimanual Data Augmentation (ROPA), an offline imitation learning data augmentation method that fine-tunes Stable Diffusion to synthesize third-person RGB and RGB-D observations of novel robot poses. Our approach simultaneously generates corresponding joint-space action labels while employing constrained optimization to enforce physical consistency through appropriate gripper-to-object contact constraints in bimanual scenarios. We evaluate our method on 5 simulated and 3 real-world tasks. Our results across 2625 simulation trials and 300 real-world trials demonstrate that ROPA outperforms baselines and ablations, showing its potential for scalable RGB and RGB-D data augmentation in eye-to-hand bimanual manipulation. Our project website is available at: https://ropaaug.github.io/.

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