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マニピュレーションarXiv:2602.07388

実行履歴に着目した拡散ポリシーによる長期的ロボット操作における多峰性行動の曖昧性解消

Trace-Focused Diffusion Policy for Multi-Modal Action Disambiguation in Long-Horizon Robotic Manipulation

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ロボットの実行履歴を視覚空間に投影して拡散ポリシーの条件に加えることで、長期タスクで観測が似ていても行動が異なる曖昧さを解消し、背景の乱れにも頑健にした手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 長期的なロボットマニピュレーションにおける multi-modal action ambiguity (MA2) を解決する Trace-Focused Diffusion Policy (TF-DP) を提案。 - 拡散モデルベースの政策で、ロボットの実行履歴を明示的な execution trace として条件付けに利用。 - 履歴を視覚観測空間に投影し、現在の観測だけでは不十分な場合に stage-aware な文脈を提供。 - 実世界のマニピュレーションタスクで評価し、時間的一貫性とロバスト性を向上。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の拡散政策は瞬時の観測のみに条件付けされ、視覚的に類似した観測が異なる行動を要求する MA2 で曖昧な予測を生じる。 - TF-DP は実行履歴を明示的に条件付けに加えることで、この曖昧性を軽減。 - 背景の視覚的妨害に対してロバスト性を向上。 - バニラ拡散政策と比較して、MA2 タスクで 80.56%、視覚妨害下で 86.11% の性能向上。 - 推論効率はランタイム増加 6.4% のみで維持。

3. 技術・手法の肝は?

- 拡散ベースのフレームワークで、行動生成をロボットの実行履歴に明示的に条件付け。 - 履歴運動を execution trace として表現し、視覚観測空間に投影。 - これにより stage-aware な文脈を提供し、現在の観測のみでは不十分な場合に対処。 - 誘導される trace-focused field が履歴運動に関連するタスク関連領域を強調し、背景の視覚的妨害へのロバスト性を改善。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界のロボットマニピュレーションタスクで評価。 - 顕著な multi-modal action ambiguity と視覚的に雑然とした条件を含むタスクを設定。 - 実験結果として、時間的一貫性とロバスト性の向上を確認。 - バニラ拡散政策と比較して、MA2 タスクで 80.56%、視覚妨害下で 86.11% の改善。 - 推論効率はランタイム増加 6.4% のみ。

5. 議論はある?

- 実行トレース条件付けが、単一の政策内でロバストな長期的ロボットマニピュレーションのためのスケーラブルで原理的なアプローチを提供することを示唆。 - 具体的な限界や議論の詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: vanilla diffusion policy。 - 関連手法: diffusion policy, imitation-based robotic manipulation。 - 同分野の定番: behavior cloning, transformer-based policies。

※ 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: Yuxuan Hu, Xiangyu Chen, Chuhao Zhou, Yuxi Liu, Gen Li, Jindou Jia, Jianfei Yang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Generative model-based policies have shown strong performance in imitation-based robotic manipulation by learning action distributions from demonstrations. However, in long-horizon tasks, visually similar observations often recur across execution stages while requiring distinct actions, which leads to ambiguous predictions when policies are conditioned only on instantaneous observations, termed multi-modal action ambiguity (MA2). To address this challenge, we propose the Trace-Focused Diffusion Policy (TF-DP), a simple yet effective diffusion-based framework that explicitly conditions action generation on the robot's execution history. TF-DP represents historical motion as an explicit execution trace and projects it into the visual observation space, providing stage-aware context when current observations alone are insufficient. In addition, the induced trace-focused field emphasizes task-relevant regions associated with historical motion, improving robustness to background visual disturbances. We evaluate TF-DP on real-world robotic manipulation tasks exhibiting pronounced multi-modal action ambiguity and visually cluttered conditions. Experimental results show that TF-DP improves temporal consistency and robustness, outperforming the vanilla diffusion policy by 80.56 percent on tasks with multi-modal action ambiguity and by 86.11 percent under visual disturbances, while maintaining inference efficiency with only a 6.4 percent runtime increase. These results demonstrate that execution-trace conditioning offers a scalable and principled approach for robust long-horizon robotic manipulation within a single policy.

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