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模倣学習arXiv:2510.00491

Traj2Action: 軌道ガイドによる人間からロボットへのスキル転移のための協調デノイジングフレームワーク

Traj2Action: A Co-Denoising Framework for Trajectory-Guided Human-to-Robot Skill Transfer

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人間の手の3D軌道を中間表現として用い、粗い軌道生成とロボット固有の行動合成を協調デノイジングで行うことで、形態差を超えた人間からロボットへの操作スキル転移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?

- 人間の動画からロボットの操作スキルを獲得するための枠組み - 人間とロボットの身体形態の差(embodiment gap)を埋めることを目的とする - 操作端点の3D trajectoryを統一的な中間表現として用いる - 粗いtrajectory生成と、それを条件としたロボット固有action合成の2段構成 - Frankaロボットでの実世界実験を通じて有効性を検証

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- teleoperated demonstrationsへの依存を減らし、人間動画をスケーラブルな代替とする - 人間とロボットの形態差をtrajectoryという中間表現で橋渡しする点が特徴 - π0 baselineに対し短horizonで最大27%、長horizonで最大22.25%の性能向上 - 人間データの規模拡大に伴いロボットpolicy学習が改善する傾向を示す - 具体的な先行研究名は要旨からは不明

3. 技術・手法の肝は?

- 操作端点の3D trajectoryを人間とロボット共通の中間表現として採用 - policyはまず粗いtrajectoryを生成し、高レベルmotion planを形成 - 人間データとロボットデータの両方を活用して計画を学習 - 生成trajectoryを条件に、orientationやgripper stateなどロボット固有actionを合成 - co-denoising frameworkにより計画とactionを統合的に生成

4. どうやって有効だと検証した?

- Frankaロボットを用いた実世界実験で検証 - 短horizonおよび長horizonの実世界タスクでπ0 baselineと比較 - 最大27%および22.25%の性能向上を報告 - アーキテクチャ設計、cross-task generalization、data efficiencyを体系的に検証 - 人間データ規模拡大時の効果も確認

5. 議論はある?

- 人間からロボットへのスキル転移における形態差の扱いが中心的論点 - 人間hand demonstrationデータ統合時のpolicy学習の法則性を明らかにすることを狙う - スケーラブルなパラダイムの提供を主張 - 限界や失敗事例、実験条件の詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- π0(比較baselineとして言及) - co-denoisingに基づくdiffusion policy関連研究 - 人間動画を用いたhuman-to-robot skill transfer研究 - 3D trajectoryを中間表現とする模倣学習(imitation learning)研究 - 具体的な参照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: Han Zhou, Jinjin Cao, Liyuan Ma, Xueji Fang, Guo-jun Qi

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Learning diverse manipulation skills for real-world robots is severely bottlenecked by the reliance on costly and hard-to-scale teleoperated demonstrations. While human videos offer a scalable alternative, effectively transferring manipulation knowledge is fundamentally hindered by the significant morphological gap between human and robotic embodiments. To address this challenge and facilitate skill transfer from human to robot, we introduce Traj2Action, a novel framework that bridges this embodiment gap by using the 3D trajectory of the operational endpoint as a unified intermediate representation, and then transfers the manipulation knowledge embedded in this trajectory to the robot's actions. Our policy first learns to generate a coarse trajectory, which forms a high-level motion plan by leveraging both human and robot data. This plan then conditions the synthesis of precise, robot-specific actions (e.g., orientation and gripper state) within a co-denoising framework. Our work centers on two core objectives: first, the systematic verification of the Traj2Action framework's effectiveness-spanning architectural design, cross-task generalization, and data efficiency and second, the revelation of key laws that govern robot policy learning during the integration of human hand demonstration data. This research focus enables us to provide a scalable paradigm tailored to address human-to-robot skill transfer across morphological gaps. Extensive real-world experiments on a Franka robot demonstrate that Traj2Action boosts the performance by up to 27% and 22.25% over $\pi_0$ baseline on short- and long-horizon real-world tasks, and achieves significant gains as human data scales in robot policy learning.

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