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模倣学習arXiv:2602.02396

PRISM: 単一パス多感覚模倣学習のためのPerformer RS-IMLE

PRISM: Performer RS-IMLE for Single-pass Multisensory Imitation Learning

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RGB・深度・触覚・音声・固有感覚を統合する時間的多感覚エンコーダとPerformerベースの線形注意生成器を組み合わせ、IMLEのバッチ全体拒絶サンプリング変種により単一パスで高速(30-50Hz)な模倣学習を実現した手法。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボットの模倣学習のための新しいポリシー「PRISM」を提案。 - 単一パスで動作し、マルチモーダルな行動分布を捉えつつ、リアルタイム制御と複数のセンシングモダリティに対応。 - 時間的マルチセンサエンコーダ(RGB、depth、tactile、audio、proprioceptionを統合)と、Performerアーキテクチャを用いた線形注意生成器を組み合わせる。 - 実世界のハードウェア(Unitree Go2 + 7-DoFアームD1、UR5マニピュレータ)とシミュレーションベンチマーク(CALVIN、MetaWorld、Robomimic)で評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 拡散モデル、flow matching、IMLEなどの生成手法は、マルチモーダル行動分布の捕捉、リアルタイム制御、複数モダリティの統合の一部しか満たさないことが多い。 - PRISMは単一パスでこれら全てを満たし、拡散ポリシーより10-25%高い成功率を実世界タスクで達成。 - CALVIN(10%データ分割)では拡散より約25%、flow matchingより約20%成功率を改善し、軌道のjerkを20-50倍低減。 - 反復サンプリングのレイテンシなしで高速(30-50 Hz)な閉ループ制御を維持。

3. 技術・手法の肝は?

- IMLEのバッチグローバル棄却サンプリング変種に基づく単一パスポリシー。 - 時間的マルチセンサエンコーダでRGB、depth、tactile、audio、proprioceptionを統合。 - Performerアーキテクチャを用いた線形注意生成器を採用。 - これにより、マルチモーダル行動カバレッジを維持しつつ、反復サンプリングなしで高速推論を実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界のハードウェアスイートで評価:Unitree Go2 + 7-DoFアームD1によるloco-manipulation、UR5マニピュレータによるtabletop manipulation。 - タスク:pre-manipulation parking、高精度挿入、多物体pick-and-place。 - 大規模シミュレーションベンチマーク:CALVIN、MetaWorld、Robomimic。 - 拡散ポリシーやflow matchingと比較し、成功率と軌道jerkで優位性を確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 拡散ポリシー(Diffusion Policy) - flow matching - Implicit Maximum Likelihood Estimation (IMLE) - Performer - CALVIN - MetaWorld - Robomimic

※ 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: Amisha Bhaskar, Pratap Tokekar, Stefano Di Cairano, Alexander Schperberg

分類: cs.RO, cs.LG

原文アブストラクト

Robotic imitation learning typically requires models that capture multimodal action distributions while operating at real-time control rates and accommodating multiple sensing modalities. Although recent generative approaches such as diffusion models, flow matching, and Implicit Maximum Likelihood Estimation (IMLE) have achieved promising results, they often satisfy only a subset of these requirements. To address this, we introduce PRISM, a single-pass policy based on a batch-global rejection-sampling variant of IMLE. PRISM couples a temporal multisensory encoder (integrating RGB, depth, tactile, audio, and proprioception) with a linear-attention generator using a Performer architecture. We demonstrate the efficacy of PRISM on a diverse real-world hardware suite, including loco-manipulation using a Unitree Go2 with a 7-DoF arm D1 and tabletop manipulation with a UR5 manipulator. Across challenging physical tasks such as pre-manipulation parking, high-precision insertion, and multi-object pick-and-place, PRISM outperforms state-of-the-art diffusion policies by 10-25% in success rate while maintaining high-frequency (30-50 Hz) closed-loop control. We further validate our approach on large-scale simulation benchmarks, including CALVIN, MetaWorld, and Robomimic. In CALVIN (10% data split), PRISM improves success rates by approximately 25% over diffusion and approximately 20% over flow matching, while simultaneously reducing trajectory jerk by 20x-50x. These results position PRISM as a fast, accurate, and multisensory imitation policy that retains multimodal action coverage without the latency of iterative sampling.

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