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歩行arXiv:2512.24698

簡易モデル事前学習とモデルホモトピー転移による脚式ロボットの動的方策学習

Dynamic Policy Learning for Legged Robot with Simplified Model Pretraining and Model-Homotopy-Inspired Transfer

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単剛体モデルで方策を事前学習し、質量・慣性を徐々に脚へ再配分する継続的転移で全身動力学へ適応させることで、バク転や壁補助動作などの動的運動を実機四脚ロボットで実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 脚式ロボットの動的運動を生成するための強化学習フレームワーク - 簡略モデルでの事前学習とmodel-homotopyに着想を得た転移を組み合わせる - 単一剛体モデルから全身モデルへ段階的にポリシーを移行 - flipやwall-assisted maneuversなどの動的タスクに適用し実機四脚ロボットに展開

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の強化学習は動的挙動生成に多大なreward tuningや高品質なdemonstrationsを要する - reduced-order modelの活用は課題を緩和するが、モデル不一致が全身力学環境への転移で大きな問題となる - 提案法はcontinuation-based learningでこの不一致を段階的に解消 - baseline手法と比べ収束が速く、転移過程の安定性に優れると報告

3. 技術・手法の肝は?

- まずsingle rigid body modelでポリシーを事前学習し基本的な運動パターンを獲得 - continuation strategyで全身環境へ段階的に転移し性能損失を最小化 - 単一剛体モデルから全身モデルへのパラメトリックな遷移経路を導入 - 胴体と脚の間で質量と慣性を徐々に再分配することで経路を定義

4. どうやって有効だと検証した?

- flipやwall-assisted maneuversを含む複数の動的タスクで検証 - baseline手法との比較で収束速度と転移時の安定性を評価 - 実機四脚ロボットへの展開に成功 - 具体的な評価指標や実験条件の詳細は要旨からは不明

5. 議論はある?

- モデル不一致の扱いとcontinuation経路の設計が議論の焦点と考えられる - 質量・慣性の再分配スケジュールの感度や一般性は要旨からは不明 - 実機展開時のsim-to-realギャップやロバスト性の詳細は要旨からは不明 - 他の動的タスクや機体への拡張性は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- single rigid body modelを用いた脚式ロボットの強化学習に関する研究 - model-homotopyやcontinuation-based transferに関する研究 - reduced-order modelからfull-body dynamicsへのポリシー転移手法 - 脚式ロボットの動的運動生成におけるreward tuningやdemonstrationsを用いる強化学習研究

※ 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: Dongyun Kang, Min-Gyu Kim, Tae-Gyu Song, Hajun Kim, Sehoon Ha, Hae-Won Park

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Generating dynamic motions for legged robots remains a challenging problem. While reinforcement learning has achieved notable success in various legged locomotion tasks, producing highly dynamic behaviors often requires extensive reward tuning or high-quality demonstrations. Leveraging reduced-order models can help mitigate these challenges. However, the model discrepancy poses a significant challenge when transferring policies to full-body dynamics environments. In this work, we introduce a continuation-based learning framework that combines simplified model pretraining and model-homotopy-inspired transfer to efficiently generate and refine complex dynamic behaviors. First, we pretrain the policy using a single rigid body model to capture core motion patterns in a simplified environment. Next, we employ a continuation strategy to progressively transfer the policy to the full-body environment, minimizing performance loss. To define the continuation path, we introduce a parametric transition path from the single rigid body model to the full-body model by gradually redistributing mass and inertia between the trunk and legs. The proposed method achieves faster convergence and demonstrates superior stability during the transfer process compared to baseline methods. Our framework is validated on a range of dynamic tasks, including flips and wall-assisted maneuvers, and is successfully deployed on a real quadrupedal robot.

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