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sim2realarXiv:2510.01708

PolySim: マルチシミュレータのダイナミクスランダム化によるヒューマノイド制御のsim-to-realギャップの橋渡し

PolySim: Bridging the Sim-to-Real Gap for Humanoid Control via Multi-Simulator Dynamics Randomization

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複数の異なるシミュレータを同時に用いて全身制御ポリシーを訓練し、シミュレータ固有のバイアスを低減して実機へのゼロショット転移を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ヒューマノイドのwhole-body control (WBC) ポリシーを複数の異種シミュレータで同時に学習するプラットフォーム PolySim の提案 - 単一シミュレータの持つ simulator inductive bias が sim-to-real gap の根本原因だと位置づける - 1回の学習実行内で異なるエンジンの並列環境を同時起動し、dynamics-level domain randomization を実現 - 実機 Unitree G1 への zero-shot 展開を目指す

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の WBC 学習は単一シミュレータ内での domain randomization が主流で、そのエンジンの仮定に引きずられる - PolySim は複数シミュレータの合同学習により、単一シミュレータの仮定を超えたダイナミクスを獲得させる点が新しい - 理論的に単一シミュレータ学習より simulator inductive bias の上界が厳しくなることを示す - sim-to-sim 評価で MuJoCo 上の実行成功率が IsaacSim ベースライン比 +52.8 改善

3. 技術・手法の肝は?

- 複数の heterogeneous なシミュレータを統合する WBC 学習プラットフォーム PolySim を構築 - 単一の学習実行内で異なるエンジン由来の並列環境を同時に立ち上げる仕組み - これによりシミュレータ間のダイナミクス差をランダム化として活用する dynamics-level domain randomization を実現 - 理論面では simulator inductive bias の上界が単一シミュレータ学習より厳しくなることを導出

4. どうやって有効だと検証した?

- sim-to-sim 評価で motion-tracking error が大幅に減少することを確認 - 具体例として MuJoCo 上で IsaacSim ベースラインに対し実行成功率が 52.8 改善 - 追加の fine-tuning なしで実機 Unitree G1 への zero-shot 展開に成功し、sim-to-real 転移を示す

5. 議論はある?

- simulator inductive bias を複数シミュレータの合同学習で緩和するという設計思想の妥当性が理論と実験で支持される - ただし具体的なシミュレータ構成や計算コスト、実機実験の詳細は要旨からは不明 - コードは採択後に公開予定とされている

6. 次に読むべき論文は?

- IsaacSim ベースライン(本論文で比較対象) - MuJoCo(sim-to-sim 評価に使用) - 一般的な sim-to-real 向け domain randomization 研究 - ヒューマノイド WBC の強化学習研究(詳細な参照論文は要旨からは不明)

※ 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: Zixing Lei, Zibo Zhou, Sheng Yin, Yueru Chen, Qingyao Xu, Weixin Li, Yunhong Wang, Bowei Tang, Wei Jing, Siheng Chen

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Humanoid whole-body control (WBC) policies trained in simulation often suffer from the sim-to-real gap, which fundamentally arises from simulator inductive bias, the inherent assumptions and limitations of any single simulator. These biases lead to nontrivial discrepancies both across simulators and between simulation and the real world. To mitigate the effect of simulator inductive bias, the key idea is to train policies jointly across multiple simulators, encouraging the learned controller to capture dynamics that generalize beyond any single simulator's assumptions. We thus introduce PolySim, a WBC training platform that integrates multiple heterogeneous simulators. PolySim can launch parallel environments from different engines simultaneously within a single training run, thereby realizing dynamics-level domain randomization. Theoretically, we show that PolySim yields a tighter upper bound on simulator inductive bias than single-simulator training. In experiments, PolySim substantially reduces motion-tracking error in sim-to-sim evaluations; for example, on MuJoCo, it improves execution success by 52.8 over an IsaacSim baseline. PolySim further enables zero-shot deployment on a real Unitree G1 without additional fine-tuning, showing effective transfer from simulation to the real world. We will release the PolySim code upon acceptance of this work.

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