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模倣学習arXiv:2603.04038

力覚対応残差DAggerと軌道編集によるインピーダンス制御下の精密挿入

Force-Aware Residual DAgger via Trajectory Editing for Precision Insertion with Impedance Control

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接触を伴う精密挿入タスクのための、力覚を考慮した人間参加型模倣学習フレームワークを提案。軌道編集による残差方策学習と力の不一致に基づく介入トリガーで、共変量シフトを抑えつつ専門家の常時監視を不要にした。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 接触を伴う精密挿入タスクのための模倣学習フレームワーク。 - 提案手法は Trajectory Editing Residual Dataset Aggregation (TER-DAgger)。 - 人間参加型 (human-in-the-loop) で、covariate shift を軽減。 - 力覚を考慮した失敗予測機構を導入。 - Cartesian impedance control 下で実行。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の behavior cloning、human-guided correction、retraining、fine-tuning と比較。 - 平均成功率を 37% 以上改善。 - 連続的な専門家監視の必要性を大幅に削減。 - covariate shift の軽減とスケーラブルな展開を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- 最適化ベースの trajectory editing により residual policy を学習。 - ポリシーのロールアウトと人間の修正軌道を滑らかに融合。 - 予測力と測定力の不一致時に人間介入をトリガーする force-aware failure anticipation。 - 学習ポリシーは Cartesian impedance control フレームワーク内で実行。

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションと実世界の精密挿入タスクで実験。 - 平均成功率を behavior cloning、human-guided correction、retraining、fine-tuning と比較。 - 37% 以上の成功率改善を確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- behavior cloning、human-guided correction、retraining、fine-tuning に関する研究。 - DAgger (Dataset Aggregation) 関連手法。 - Cartesian impedance control を用いた模倣学習。

※ 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: Yiou Huang, Ning Ma, Weichu Zhao, Zinuo Liu, Jun Sun, Qiufeng Wang, Yaran Chen

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Imitation learning (IL) has shown strong potential for contact-rich precision insertion tasks. However, its practical deployment is often hindered by covariate shift and the need for continuous expert monitoring to recover from failures during execution. In this paper, we propose Trajectory Editing Residual Dataset Aggregation (TER-DAgger), a scalable and force-aware human-in-the-loop imitation learning framework that mitigates covariate shift by learning residual policies through optimization-based trajectory editing. This approach smoothly fuses policy rollouts with human corrective trajectories, providing consistent and stable supervision. Second, we introduce a force-aware failure anticipation mechanism that triggers human intervention only when discrepancies arise between predicted and measured end-effector forces, significantly reducing the requirement for continuous expert monitoring. Third, all learned policies are executed within a Cartesian impedance control framework, ensuring compliant and safe behavior during contact-rich interactions. Extensive experiments in both simulation and real-world precision insertion tasks show that TER-DAgger improves the average success rate by over 37\% compared to behavior cloning, human-guided correction, retraining, and fine-tuning baselines, demonstrating its effectiveness in mitigating covariate shift and enabling scalable deployment in contact-rich manipulation.

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