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sim2realarXiv:2510.18316

MoMaGen: ソフト・ハード制約下で多段階両腕移動マニピュレーションのデモを生成

MoMaGen: Generating Demonstrations under Soft and Hard Constraints for Multi-Step Bimanual Mobile Manipulation

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移動ベースと両腕の多段階タスク向けに、到達可能性などのハード制約と視認性などのソフト制約を満たすデータ生成を制約付き最適化として定式化し、多様なデモを自動生成する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 多段階のbimanual mobile manipulation(移動台車+双腕)向けの自動デモンストレーション生成フレームワーク - 少数の人間デモをシミュレーション内で多様なシーン配置に拡張し、大規模データセットを合成する - データ生成を制約付き最適化問題として定式化する点が中心 - 4つの多段階bimanual mobile manipulationタスクで評価

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 先行のX-Gen系の自動データ生成は静的(bimanual) manipulation 向けで、mobile baseやactive cameraを扱えなかった - 本研究はmobile baseの配置(reachability)とactive cameraの配置(visibility)という2つの新課題に対処 - 単一のsource demoから多様なデータセットを生成でき、先行手法より多様性が高いと報告 - 生成データで学習したpolicyを実機展開可能な点まで示す

3. 技術・手法の肝は?

- データ生成をconstrained optimization問題として定式化 - hard constraints(例: reachability)を満たしつつ、soft constraints(例: navigation中のvisibility)をバランスさせる - この定式化は既存の多くの自動データ生成アプローチを一般化する原理的枠組みと主張 - 具体的な最適化アルゴリズムや制約の数式表現は要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- 4つの多段階bimanual mobile manipulationタスクで評価 - 先行手法と比較してより多様なデータセットを生成できることを確認 - 単一のsource demoから生成したデータでimitation learning policyを学習し、成功を確認 - 実機で少量(40 demos)のreal-worldデータによるfine-tuningで実ロボットに展開できることを示す

5. 議論はある?

- soft/hard constraintsの設計や重み付けの一般性・感度は要旨からは不明 - シミュレーションから実機へのsim-to-realギャップや、40 demosでのfine-tuningの限界は要旨からは不明 - 他のタスクやロボット形態への汎化性は要旨からは不明 - 制約付き最適化の計算コストやスケーラビリティは要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 先行のX-Gen系自動データ生成フレームワーク(静的bimanual manipulation向け) - imitation learning(大規模多様デモからの学習)に関する代表的研究 - sim-to-real transferおよびreal-world fine-tuningに関する研究 - constrained optimizationを用いたデータ生成・計画手法(具体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: Chengshu Li, Mengdi Xu, Arpit Bahety, Hang Yin, Yunfan Jiang, Huang Huang, Josiah Wong, Sujay Garlanka, Cem Gokmen, Ruohan Zhang, Weiyu Liu, Jiajun Wu, Roberto Martín-Martín, Li Fei-Fei

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Imitation learning from large-scale, diverse human demonstrations has been shown to be effective for training robots, but collecting such data is costly and time-consuming. This challenge intensifies for multi-step bimanual mobile manipulation, where humans must teleoperate both the mobile base and two high-DoF arms. Prior X-Gen works have developed automated data generation frameworks for static (bimanual) manipulation tasks, augmenting a few human demos in simulation with novel scene configurations to synthesize large-scale datasets. However, prior works fall short for bimanual mobile manipulation tasks for two major reasons: 1) a mobile base introduces the problem of how to place the robot base to enable downstream manipulation (reachability) and 2) an active camera introduces the problem of how to position the camera to generate data for a visuomotor policy (visibility). To address these challenges, MoMaGen formulates data generation as a constrained optimization problem that satisfies hard constraints (e.g., reachability) while balancing soft constraints (e.g., visibility while navigation). This formulation generalizes across most existing automated data generation approaches and offers a principled foundation for developing future methods. We evaluate on four multi-step bimanual mobile manipulation tasks and find that MoMaGen enables the generation of much more diverse datasets than previous methods. As a result of the dataset diversity, we also show that the data generated by MoMaGen can be used to train successful imitation learning policies using a single source demo. Furthermore, the trained policy can be fine-tuned with a very small amount of real-world data (40 demos) to be succesfully deployed on real robotic hardware. More details are on our project page: momagen.github.io.

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