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歩行ナビゲーションarXiv:2602.12724

TRANS: 社会的相互作用下での四足歩行ロボットの敏捷なナビゲーションのための地形認識強化学習

TRANS: Terrain-aware Reinforcement Learning for Agile Navigation of Quadruped Robots under Social Interactions

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四足歩行ロボットが不整地を移動しながら人混みの中をナビゲートするための、地形認識と社会的相互作用を統合した2段階強化学習フレームワークを提案し、シミュレーションと実機で有効性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 四足歩行ロボットの社会ナビゲーションのためのDRLフレームワークTRANSを提案。 - 不整地と人間がいる環境での敏捷なナビゲーションを目指す。 - 2段階の訓練フレームワークと3つのDRLパイプラインから構成。 - TRANS-Loco: 非対称actor-criticによる四足歩行制御。 - TRANS-Nav: 対称actor-criticによる社会ナビゲーション。 - TRANS: 両者を統合したパイプライン。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の四足ナビゲーションは運動計画と歩行制御を分離し、全身制約や地形認識を無視。 - エンドツーエンド手法は統合的だが高頻度センシングが必要で、ノイズや計算コストが問題。 - 既存手法は静的環境を仮定し、人間がいる環境に適用困難。 - TRANSは地形認識と社会相互作用を統合し、これらの制限を克服。

3. 技術・手法の肝は?

- 2段階訓練フレームワークと3つのDRLパイプライン。 - TRANS-Loco: 非対称actor-criticモデルで、地形や接触観測なしに不整地を走破。 - TRANS-Nav: 対称actor-criticで、変換されたLiDARデータを直接自我エージェントの行動にマッピング。差動駆動キネマティクスを使用。 - TRANS: TRANS-LocoとTRANS-Navを統合し、不整地かつ社会的な環境での地形認識ナビゲーションを実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- 歩行制御と社会ナビゲーションのベースラインに対する包括的なベンチマークで有効性を実証。 - ハードウェア実験によりsim-to-real転移の可能性を確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照されている研究は明示されていないが、関連手法として四足歩行のDRLベース制御、社会ナビゲーションのDRL、sim-to-real転移の研究が挙げられる。

※ 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: Wei Zhu, Irfan Tito Kurniawan, Ye Zhao, Mitsuhiro Hayashibe

分類: cs.RO

原文アブストラクト

This study introduces TRANS: Terrain-aware Reinforcement learning for Agile Navigation under Social interactions, a deep reinforcement learning (DRL) framework for quadrupedal social navigation over unstructured terrains. Conventional quadrupedal navigation typically separates motion planning from locomotion control, neglecting whole-body constraints and terrain awareness. On the other hand, end-to-end methods are more integrated but require high-frequency sensing, which is often noisy and computationally costly. In addition, most existing approaches assume static environments, limiting their use in human-populated settings. To address these limitations, we propose a two-stage training framework with three DRL pipelines. (1) TRANS-Loco employs an asymmetric actor-critic (AC) model for quadrupedal locomotion, enabling traversal of uneven terrains without explicit terrain or contact observations. (2) TRANS-Nav applies a symmetric AC framework for social navigation, directly mapping transformed LiDAR data to ego-agent actions under differential-drive kinematics. (3) A unified pipeline, TRANS, integrates TRANS-Loco and TRANS-Nav, supporting terrain-aware quadrupedal navigation in uneven and socially interactive environments. Comprehensive benchmarks against locomotion and social navigation baselines demonstrate the effectiveness of TRANS. Hardware experiments further confirm its potential for sim-to-real transfer.

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