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マルチロボット協調arXiv:2602.07776

CoLF: 視覚言語ガイド付きマルチロボット協調運搬のための一貫したリーダー・フォロワー方策学習

CoLF: Learning Consistent Leader-Follower Policies for Vision-Language-Guided Multi-Robot Cooperative Transport

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視覚言語指示に基づくマルチロボット協調運搬において、リーダー・フォロワー役割を安定して分化させるマルチエージェント強化学習フレームワークCoLFを提案し、シミュレーションと実機四足ロボットで有効性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

ビジョン言語誘導による複数ロボット協調搬送を扱う研究。各ロボットが搭載カメラ観測から自然言語指示を接地する。分散環境での知覚のずれ(視点差・言語曖昧性)が協調搬送を劣化させる問題に対し、leader-follower構造を採用し、安定した役割分化を学習するMARLフレームワークCoLFを提案。2台のquadruped robotsで検証。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

leader-follower構造は単純に見えるが、独立・対称なエージェントでの学習は明示的な帰納バイアスなしでは対称的・不安定な挙動になりやすい。CoLFは非対称ポリシー設計と相互情報量ベースの訓練目的により、安定したleader-follower役割分化を実現する点が先行研究と異なる。

3. 技術・手法の肝は?

CoLFは2要素から成る。(1) leader-follower役割分化を誘導する非対称ポリシー設計。(2) followerが自身の局所観測からleaderの行動を予測するよう促す、変分下界を最大化する相互情報量ベースの訓練目的。leaderとfollowerのポリシーはCTDE枠組みで共同最適化され、タスク実行と一貫した協調行動のバランスを取る。

4. どうやって有効だと検証した?

シミュレーションと実ロボット実験の両方で、2台のquadruped robotsを用いてCoLFを検証。デモ動画が公開されている。

5. 議論はある?

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は明示されていない。関連手法としてmulti-agent reinforcement learning (MARL)、centralized training and decentralized execution (CTDE)、leader-follower、mutual information、variational lower bound、vision-language groundingが挙げられる。

※ 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: Joachim Yann Despature, Kazuki Shibata, Takamitsu Matsubara

分類: cs.RO

原文アブストラクト

In this study, we address vision-language-guided multi-robot cooperative transport, where each robot grounds natural-language instructions from onboard camera observations. A key challenge in this decentralized setting is perceptual misalignment across robots, where viewpoint differences and language ambiguity can yield inconsistent interpretations and degrade cooperative transport. To mitigate this problem, we adopt a dependent leader-follower design, where one robot serves as the leader and the other as the follower. Although such a leader-follower structure appears straightforward, learning with independent and symmetric agents often yields symmetric or unstable behaviors without explicit inductive biases. To address this challenge, we propose Consistent Leader-Follower (CoLF), a multi-agent reinforcement learning (MARL) framework for stable leader-follower role differentiation. CoLF consists of two key components: (1) an asymmetric policy design that induces leader-follower role differentiation, and (2) a mutual-information-based training objective that maximizes a variational lower bound, encouraging the follower to predict the leader's action from its local observation. The leader and follower policies are jointly optimized under the centralized training and decentralized execution (CTDE) framework to balance task execution and consistent cooperative behaviors. We validate CoLF in both simulation and real-robot experiments using two quadruped robots. The demonstration video is available at https://sites.google.com/view/colf/.

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