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マニピュレーションarXiv:2510.25634

強化学習で獲得した両腕ロボットスキルの計画とスケジューリング

Learning to Plan & Schedule with Reinforcement-Learned Bimanual Robot Skills

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強化学習で訓練した単腕・両腕のプリミティブスキルをライブラリ化し、Transformerベースのプランナがスキルの離散的なスケジュールと連続パラメータを同時予測することで、長期的な接触を伴う両腕マニピュレーションを効率的に計画する階層的フレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 長期的な contact-rich な bimanual manipulation を対象とした階層的フレームワーク - 課題を skill planning と scheduling の統合問題として定式化 - 純粋な逐次的意思決定を超え、同時並行的な skill 呼び出しを支援 - 単腕・両腕の primitive skills のライブラリを基盤とする - 各 skill は GPU 加速 simulation 上で Reinforcement Learning (RL) により学習 - Transformer ベースの planner を skill 構成データセットで学習 - 高レベル scheduler として離散的な skill schedule と連続パラメータを同時予測

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- end-to-end RL と比較して、複雑で contact-rich なタスクで高い成功率を達成 - 従来の sequential-only planners と比較して、より効率的で協調的な振る舞いを生成 - 純粋な逐次的意思決定ではなく、並列実行と逐次協調の混合を扱える点が差異 - 単一の end-to-end 方針ではなく、学習済み skill ライブラリと高レベル planner の分離により長期的タスクへ対応

3. 技術・手法の肝は?

- 階層的構成 - 低レベル: 単腕・両腕の primitive skills を RL で学習しライブラリ化 - 高レベル: Transformer-based planner が skill の離散スケジュールと連続パラメータを同時予測 - skill 構成データセット上で planner を学習 - GPU 加速 simulation を用いて primitive skills を訓練 - 並列実行と逐次協調の混合を許容する skill planning & scheduling の統合定式化

4. どうやって有効だと検証した?

- 複雑で contact-rich なタスクにおいて end-to-end RL より高い成功率を達成したと報告 - sequential-only planners より効率的で協調的な挙動を生成したと報告 - 具体的なタスク名・ベースライン・評価指標・実験規模は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 並列実行と逐次協調の混合を扱う統合的な skill planning & scheduling の有効性を示唆 - end-to-end RL に対する階層型アプローチの優位性を主張 - 限界、失敗事例、計算コスト、sim-to-real の議論は要旨からは不明 - データセット依存性や planner の汎化性に関する議論も要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で直接比較されている end-to-end RL および sequential-only planners の関連研究 - 階層型強化学習 (hierarchical RL) や options framework に関する定番研究 - Transformer を用いた計画・スケジューリングに関する研究 - bimanual manipulation の skill library 構築に関する研究 - 具体的な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: Weikang Wan, Fabio Ramos, Xuning Yang, Caelan Garrett

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Long-horizon contact-rich bimanual manipulation presents a significant challenge, requiring complex coordination involving a mixture of parallel execution and sequential collaboration between arms. In this paper, we introduce a hierarchical framework that frames this challenge as an integrated skill planning & scheduling problem, going beyond purely sequential decision-making to support simultaneous skill invocation. Our approach is built upon a library of single-arm and bimanual primitive skills, each trained using Reinforcement Learning (RL) in GPU-accelerated simulation. We then train a Transformer-based planner on a dataset of skill compositions to act as a high-level scheduler, simultaneously predicting the discrete schedule of skills as well as their continuous parameters. We demonstrate that our method achieves higher success rates on complex, contact-rich tasks than end-to-end RL approaches and produces more efficient, coordinated behaviors than traditional sequential-only planners.

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