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歩行arXiv:2606.04718

CoRe-MoE:歩容適応を備えた多地形ヒューマノイド歩行のための対比的重み付け混合エキスパート

CoRe-MoE: Contrastive Reweighted Mixture of Experts for Multi-Terrain Humanoid Locomotion with Gait Adaptation

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歩行と走行の切り替えと多地形適応を単一ポリシーで実現するため、歩容生成と地形適応を分離した二段階強化学習フレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 人型ロボットの歩行と走行の遷移および多地形適応を単一ポリシーで実現する手法。 - CoRe-MoE という二段階強化学習フレームワークを提案。 - 第一段階で安定した歩行・走行ポリシーを学習し、第二段階で地形認識 MoE 分岐を導入。 - 最終行動はベース歩容ポリシーと地形認識分岐の重み付き融合で生成。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の MoE 直接共同訓練では専門家の分化が不明確になりやすい問題を、二段階学習と対照的ゲーティングで解決。 - 歩容遷移と多地形適応を単一ポリシーで統合し、勾配干渉と分布シフトを緩和。 - シミュレーションで成功率、安定性、多地形適応性がベースラインを上回る。 - Unitree G1 へのゼロショット展開で階段、斜面、段差、障害物、非構造屋外地形での歩行・走行を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- 二段階強化学習:第一段階で自然な歩行・走行と滑らかな遷移を学習。 - 第二段階で地形認識 MoE 分岐を追加し、ゲーティングネットワークを対照的目標で訓練。 - 対照的目標により構造化された地形表現を学習し、専門家の分化を促進。 - ベース歩容ポリシーと地形認識分岐の出力を重み付き融合して最終行動を決定。

4. どうやって有効だと検証した?

- 広範なシミュレーション実験で成功率、歩行安定性、多地形適応性をベースラインと比較。 - Unitree G1 人型ロボットへのゼロショット展開を実施。 - 階段、斜面、段差、障害物、非構造屋外地形での歩行・走行を検証。 - 正確な足場制御と動的安定性を確認。

5. 議論はある?

- 勾配干渉と地形変動による分布シフトが単一ポリシー統合の課題であると指摘。 - MoE の直接共同訓練では専門家の分化が不明確になる問題を議論。 - 提案手法の有効性を示すが、限界や今後の課題については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- Mixture-of-Experts (MoE) を用いたロボット制御に関する研究。 - 強化学習による人型ロボットの歩容生成と地形適応に関する研究。 - 対照学習を強化学習に統合した手法。 - Unitree G1 を用いたゼロショット展開の先行研究。

※ 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: Kailun Huang, Zikang Xie, Yanzhe Xie, Panpan Liao, Fanghai Zhang, Yanheng Mai, Wenhao Xu, Yunheng Wang, Renjing Xu, Haohui Huang, Chenguang Yang

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Humans primarily rely on walking and running to traverse complex terrains. Similarly, humanoid robots should be able to smoothly transition between walking and running while maintaining natural and stable locomotion. However, unifying gait transition and multi-terrain adaptation within a single policy remains challenging due to gradient interference between tasks and the distribution shift caused by terrain variations. Although Mixture-of-Experts (MoE) architectures can mitigate multi-skill interference, direct joint training often fails to achieve clear expert specialization. To address these challenges, we propose CoRe-MoE, a two-stage reinforcement learning framework that decouples gait generation from terrain adaptation. In the first stage, a stable locomotion policy is learned to produce natural walking and running behaviors with smooth transitions. In the second stage, a terrain-aware MoE branch is introduced, and the gating network is trained with a contrastive objective to learn structured terrain representations and promote expert specialization. The final action is obtained through weighted fusion of the base gait policy and the terrain-aware branch, enabling the policy to preserve stable locomotion while adapting to complex terrains. Extensive simulation results demonstrate that the proposed method outperforms baseline approaches in terms of success rate, locomotion stability, and multi-terrain adaptability. Furthermore, zero-shot deployment on a Unitree G1 humanoid robot validates the effectiveness of our framework, achieving robust walking and running across stairs, slopes, steps, obstacles, and unstructured outdoor terrains while maintaining accurate foothold control and dynamic stability.

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