学習ベースの協調ロボット紙包装:残差力制御を統合した統一制御ポリシー
Learning-based Cooperative Robotic Paper Wrapping: A Unified Control Policy with Residual Force Control
LLMによるタスク計画と模倣学習・強化学習を組み合わせ、人間の実演から紙包装の長期タスクを学ぶ統一ポリシーを提案。サブタスクIDで時間的依存を捉え、97%の成功率を達成した。
詳しい要約
1. どんなもの?
2. 先行研究と比べてどこがすごい?
3. 技術・手法の肝は?
4. どうやって有効だと検証した?
5. 議論はある?
6. 次に読むべき論文は?
※ 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: Rewida Ali, Cristian C. Beltran-Hernandez, Weiwei Wan, Kensuke Harada
分類: cs.RO, cs.LG
原文アブストラクト
Human-robot cooperation is essential in environments such as warehouses and retail stores, where workers frequently handle deformable objects like paper, bags, and fabrics. Coordinating robotic actions with human assistance remains difficult due to the unpredictable dynamics of deformable materials and the need for adaptive force control. To explore this challenge, we focus on the task of gift wrapping, which exemplifies a long-horizon manipulation problem involving precise folding, controlled creasing, and secure fixation of paper. Success is achieved when the robot completes the sequence to produce a neatly wrapped package with clean folds and no tears. We propose a learning-based framework that integrates a high-level task planner powered by a large language model (LLM) with a low-level hybrid imitation learning (IL) and reinforcement learning (RL) policy. At its core is a Sub-task Aware Robotic Transformer (START) that learns a unified policy from human demonstrations. The key novelty lies in capturing long-range temporal dependencies across the full wrapping sequence within a single model. Unlike vanilla Action Chunking with Transformer (ACT), typically applied to short tasks, our method introduces sub-task IDs that provide explicit temporal grounding. This enables robust performance across the entire wrapping process and supports flexible execution, as the policy learns sub-goals rather than merely replicating motion sequences. Our framework achieves a 97% success rate on real-world wrapping tasks. We show that the unified transformer-based policy reduces the need for specialized models, allows controlled human supervision, and effectively bridges high-level intent with the fine-grained force control required for deformable object manipulation.
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