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模倣学習arXiv:2512.16302

ManiLong-Shot: 長期的操作のためのインタラクション認識ワンショット模倣学習

ManiLong-Shot: Interaction-Aware One-Shot Imitation Learning for Long-Horizon Manipulation

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物理的インタラクションイベントに基づいて長期的タスクをプリミティブに分解し、VLMやルールベースの推論でワンショット模倣学習を実現するフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 長期的な把持操作(long-horizon prehensile manipulation)のための one-shot imitation learning (OSIL) フレームワーク「ManiLong-Shot」 - 長期的タスクを物理的相互作用イベントで区切り、interaction-aware primitives の系列として扱う - 連続軌道を直接模倣せず、primitive ごとに目標 end-effector pose を算出して実行する

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の OSIL は短期的タスク(short-horizon)に限定されていた - 提案手法は長期的タスクへ拡張し、10 個の短期的タスクで学習して 20 個の未見長期的タスクへ one-shot 汎化 - 3 難易度で SOTA 比 22.8% の相対改善を報告

3. 技術・手法の肝は?

- 長期的タスクを物理的相互作用イベント中心に分解し、interaction-aware primitives の系列化として再定式化 - primitive 分解は vision-language model (VLM) の高レベル推論、またはロボット状態変化に基づく rule-based heuristics で駆動 - 各 primitive で相互作用に重要な invariant regions を予測し、デモと現在観測の対応付けから目標 end-effector pose を計算

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションで 10 個の短期的タスクのみ学習し、3 難易度・20 個の未見長期的タスクへ one-shot 模倣で評価 - SOTA 比 22.8% の相対改善を確認 - 実ロボットで 3 つの長期的操作タスクを OSIL により実行し、実用性を検証

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(限界や失敗事例、VLM と rule-based heuristics の比較などは記述なし) - 学習は短期的タスクのみで長期的タスクへ汎化する点が主張されている

6. 次に読むべき論文は?

- vision-language model (VLM) を用いたロボット操作の高レベル推論に関する研究 - one-shot imitation learning (OSIL) の代表的手法 - 長期的操作(long-horizon manipulation)のタスク分解・primitive 系列化に関する研究

※ 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: Zixuan Chen, Chongkai Gao, Lin Shao, Jieqi Shi, Jing Huo, Yang Gao

分類: cs.RO

原文アブストラクト

One-shot imitation learning (OSIL) offers a promising way to teach robots new skills without large-scale data collection. However, current OSIL methods are primarily limited to short-horizon tasks, thus limiting their applicability to complex, long-horizon manipulations. To address this limitation, we propose ManiLong-Shot, a novel framework that enables effective OSIL for long-horizon prehensile manipulation tasks. ManiLong-Shot structures long-horizon tasks around physical interaction events, reframing the problem as sequencing interaction-aware primitives instead of directly imitating continuous trajectories. This primitive decomposition can be driven by high-level reasoning from a vision-language model (VLM) or by rule-based heuristics derived from robot state changes. For each primitive, ManiLong-Shot predicts invariant regions critical to the interaction, establishes correspondences between the demonstration and the current observation, and computes the target end-effector pose, enabling effective task execution. Extensive simulation experiments show that ManiLong-Shot, trained on only 10 short-horizon tasks, generalizes to 20 unseen long-horizon tasks across three difficulty levels via one-shot imitation, achieving a 22.8% relative improvement over the SOTA. Additionally, real-robot experiments validate ManiLong-Shot's ability to robustly execute three long-horizon manipulation tasks via OSIL, confirming its practical applicability.

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