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VLAarXiv:2510.09459

生成的ロボット方策の実行時故障予測

Failure Prediction at Runtime for Generative Robot Policies

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生成的な模倣学習方策の実行時故障を、故障データなしで予測するFIPERを提案。OOD検出と行動不確実性を組み合わせ、成功ロールアウトで較正する。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 生成的な模倣学習(IL)ポリシー(diffusion、flow matching など)の実行時における失敗予測フレームワーク FIPER を提案する研究。 - 失敗データを必要とせず、ロボットの安全な展開を目的とする。 - 5つのシミュレーションおよび実世界環境で評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法と比べて、実際の失敗と良性の OOD 状況をよりよく区別できる。 - 失敗をより正確かつ早期に予測できると主張。 - 失敗データを必要としない点が特徴。 - 具体的な比較対象の手法名は要旨からは不明。

3. 技術・手法の肝は?

- 失敗の前兆として2つの指標を用いる。 - ポリシーの embedding 空間で random network distillation により検出する OOD 観測。 - 新規の action-chunk entropy score で測る生成行動の高い不確実性。 - 両スコアを、少数の成功 rollouts を用いた conformal prediction で校正。 - 短い時間窓で集約した両指標が閾値を超えたときに失敗アラームを発する。

4. どうやって有効だと検証した?

- 5つのシミュレーションおよび実世界環境で、多様な失敗モードを含めて評価。 - 実際の失敗と良性の OOD 状況の区別、失敗予測の精度と早期性を既存手法と比較。 - 具体的なデータセット名や評価指標は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- より解釈可能で安全な生成ロボットポリシーへの重要な一歩と位置づけている。 - 限界や失敗するケース、閾値設定の感度などの詳細な議論は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照・比較されている具体的な既存手法名は不明。 - 関連手法として diffusion policy、flow matching、random network distillation、conformal prediction を挙げる。

※ 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: Ralf Römer, Adrian Kobras, Luca Worbis, Angela P. Schoellig

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Imitation learning (IL) with generative models, such as diffusion and flow matching, has enabled robots to perform complex, long-horizon tasks. However, distribution shifts from unseen environments or compounding action errors can still cause unpredictable and unsafe behavior, leading to task failure. Early failure prediction during runtime is therefore essential for deploying robots in human-centered and safety-critical environments. We propose FIPER, a general framework for Failure Prediction at Runtime for generative IL policies that does not require failure data. FIPER identifies two key indicators of impending failure: (i) out-of-distribution (OOD) observations detected via random network distillation in the policy's embedding space, and (ii) high uncertainty in generated actions measured by a novel action-chunk entropy score. Both failure prediction scores are calibrated using a small set of successful rollouts via conformal prediction. A failure alarm is triggered when both indicators, aggregated over short time windows, exceed their thresholds. We evaluate FIPER across five simulation and real-world environments involving diverse failure modes. Our results demonstrate that FIPER better distinguishes actual failures from benign OOD situations and predicts failures more accurately and earlier than existing methods. We thus consider this work an important step towards more interpretable and safer generative robot policies. Code, data and videos are available at https://tum-lsy.github.io/fiper_website.

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