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移動操作arXiv:2509.21231

SEEC: モデル強化残差学習によるヒューマノイド移動操作のための安定なエンドエフェクタ制御

SEEC: Stable End-Effector Control with Model-Enhanced Residual Learning for Humanoid Loco-Manipulation

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モデル誘導強化学習と摂動生成器を組み合わせ、下半身の動きによる外乱を補償してヒューマノイドの手先を安定に保つ枠組みを提案し、実機Booster T1で有効性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ヒト型ロボットの loco-manipulation における腕の end-effector 安定化を目的とした Stable End-Effector Control (SEEC) フレームワーク - 下半身由来の外乱に対する end-effector 補償を学習する - model-enhanced residual learning と model-guided reinforcement learning (RL) を組み合わせる - perturbation generator を用いる - 上半身 policy が正確な end-effector stabilization を達成し、追加学習なしで未見の locomotion controller にも適応することを狙う

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の model-based controller は精密な end-effector 制御を実現するが、正確な dynamics modeling と estimation に依存し、friction や backlash などの実世界要因を捉えにくく実環境で性能が低下する - 一方 learning-based 手法は exploration と domain randomization でこうした要因を緩和できるが、training 条件へ過学習し、全身の retraining が必要で、未見シナリオへの適応が難しい - SEEC は model-guided RL と residual learning により、これらの課題に対処する点が特徴

3. 技術・手法の肝は?

- model-enhanced residual learning による end-effector 補償の学習 - model-guided reinforcement learning (RL) を採用 - perturbation generator を導入し、下半身由来の外乱を生成 - 上半身 policy が end-effector stabilization を学習 - 追加 training なしで未見の locomotion controller に適応 - 詳細なネットワーク構成や reward 設計は要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- 異なる simulator 上でフレームワークを検証 - 学習した policy を Booster T1 humanoid robot に転移 - 実験により、提案手法が baselines を一貫して上回り、多様で要求の厳しい loco-manipulation タスクを頑健に処理することを示した - 具体的なタスク内容や評価指標は要旨からは不明

5. 議論はある?

- model-based controller と learning-based 手法の課題を踏まえた設計 - 実機 Booster T1 への転移と未見 locomotion controller への適応を示す一方、以下の点は要旨からは不明 - 実環境での friction や backlash への定量的な頑健性 - simulator 間の差の影響 - 失敗事例や限界

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で直接参照されている model-based controller および learning-based loco-manipulation 手法(個別名は要旨からは不明) - 関連手法として domain randomization を用いた learning-based control - model-guided reinforcement learning (RL) に関する研究 - humanoid loco-manipulation の end-effector stabilization に関する研究 - Booster T1 humanoid robot を用いた研究

※ 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: Jaehwi Jang, Zhuoheng Wang, Ziyi Zhou, Feiyang Wu, Ye Zhao

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Arm end-effector stabilization is essential for humanoid loco-manipulation tasks, yet it remains challenging due to the high degrees of freedom and inherent dynamic instability of bipedal robot structures. Previous model-based controllers achieve precise end-effector control but rely on precise dynamics modeling and estimation, which often struggle to capture real-world factors (e.g., friction and backlash) and thus degrade in practice. On the other hand, learning-based methods can better mitigate these factors via exploration and domain randomization, and have shown potential in real-world use. However, they often overfit to training conditions, requiring retraining with the entire body, and still struggle to adapt to unseen scenarios. To address these challenges, we propose a novel stable end-effector control (SEEC) framework with model-enhanced residual learning that learns to achieve precise and robust end-effector compensation for lower-body induced disturbances through model-guided reinforcement learning (RL) with a perturbation generator. This design allows the upper-body policy to achieve accurate end-effector stabilization as well as adapt to unseen locomotion controllers with no additional training. We validate our framework in different simulators and transfer trained policies to the Booster T1 humanoid robot. Experiments demonstrate that our method consistently outperforms baselines and robustly handles diverse and demanding loco-manipulation tasks.

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