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移動操作arXiv:2603.13707

REFINE-DP: 強化学習によるヒューマノイド移動操作のための拡散ポリシー微調整

REFINE-DP: Diffusion Policy Fine-tuning for Humanoid Loco-manipulation via Reinforcement Learning

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ヒューマノイドの移動操作タスクにおいて、拡散ポリシー(DP)のモーションプランナーとRLベースの移動操作コントローラを共同最適化する階層的フレームワークREFINE-DPを提案し、シミュレーションと実世界で高い成功率を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ヒューマノイドのloco-manipulation向けに、Diffusion Policy (DP) と強化学習 (RL) を階層的に統合したフレームワーク REFINE-DP を提案。 - DP による運動計画と RL ベースの loco-manipulation コントローラを同時に最適化する。 - 対象タスクは door traversal や long-horizon object transport などの実機実行を含む。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来はオフライン学習した運動計画器と loco-manipulation コントローラが分離し、コマンド追従性の低下や分布シフトの蓄積、タスク失敗が問題だった。 - デモデータのスケーリングは高次元ヒューマノイドでは高コスト。 - REFINE-DP は RL 微調整により、事前学習済み DP ベースラインを大幅に上回り、未見の out-of-distribution ケースでも 90% 超の成功率を達成。

3. 技術・手法の肝は?

- 階層的フレームワークで、DP 運動計画器と RL ベース loco-manipulation コントローラを jointly に最適化。 - DP は PPO ベースの diffusion policy gradient で微調整され、タスク成功率を向上。 - コントローラは計画器の進化するコマンド分布を正確に追従するよう同時更新され、分布ミスマッチを低減。

4. どうやって有効だと検証した?

- ヒューマノイドロボットによる loco-manipulation タスク(door traversal、long-horizon object transport)で検証。 - シミュレーションで 90% 超の成功率を達成し、事前学習データにない out-of-distribution ケースでも有効。 - 特権状態情報なしで実世界実行を可能にした。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - ただし、RL 微調整が信頼性の高いヒューマノイド loco-manipulation の鍵であると主張している。

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 Diffusion Policy (DP)、PPO、RL fine-tuning、hierarchical loco-manipulation などが挙げられる。

※ 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: Zhaoyuan Gu, Yipu Chen, Zimeng Chai, Alfred Cueva, Thong Nguyen, Yifan Wu, Huishu Xue, Minji Kim, Isaac Legene, Fukang Liu, KyoungMok Kim, Ayan Barula, Yongxin Chen, Ye Zhao

分類: cs.RO, cs.AI, cs.LG

原文アブストラクト

Humanoid loco-manipulation requires coordinated task-space motion planning with stable loco-manipulation command tracking under complex robot-environment dynamics and long-horizon tasks. While diffusion policies (DPs) show promise for learning from demonstrations, deploying them on humanoids poses critical challenges: the motion planner trained offline is decoupled from the loco-manipulation controller, leading to poor command tracking, compounding distribution shift, and task failures. The common approach of scaling demonstration data is prohibitively expensive for high-dimensional humanoid systems. To address this challenge, we present REFINE-DP (REinforcement learning FINE-tuning of Diffusion Policy), a hierarchical framework that jointly optimizes a DP motion planner and an RL-based loco-manipulation controller. The DP is fine-tuned via a PPO-based diffusion policy gradient to improve task success rate, while the controller is simultaneously updated to accurately track the planner's evolving command distribution, reducing the distributional mismatch that degrades motion quality. We validate REFINE-DP on a humanoid robot performing loco-manipulation tasks, including door traversal and long-horizon object transport. REFINE-DP achieves an over 90% success rate in simulation, even in out-of-distribution cases not seen in the pre-training data, and enables real-world execution without privileged state information. Our proposed method substantially outperforms pre-trained DP baselines and demonstrates that RL fine-tuning is key to reliable humanoid loco-manipulation. https://refine-dp.github.io/REFINE-DP/

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