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ロボット制御arXiv:2606.26588

物理的整合性を考慮したタスク構造再構成による推論時ロボット行動制御

Inference-Time Robot Behavior Steering through Physically-Aware Reconfiguration of Task-Structure

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学習済みロボットポリシーを再学習せずに、テスト時にユーザーの好みへ行動を誘導する手法ReStructを提案。ニューラルオートマトンでタスク構造を再構成し、物理的に実現可能な制御を実現する。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 推論時のロボット行動ステアリングを可能にする手法 ReStruct を提案。 - 学習済み visuomotor policy を再学習せずに、訓練時に想定されなかったユーザ選好に合わせて方針を変更する。 - neural automaton policy を基盤とし、タスク構造を表す高レベル state-machine skeleton と低レベル residual policy に分解。 - 選好を automaton で表現し、skeleton に synchronous product で組み込むことでタスク構造を再構成する。 - controller は凍結したまま、skeleton が与える action prior を更新し、物理的に実現可能な制御を実現する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の end-to-end 手法は fine-tuning や専門家による guidance を必要とする点が課題。 - neuro-symbolic 手法は predefined symbols に依存し、編集結果が論理的に妥当でも物理的に実行不可能な計画になり得る。 - ReStruct は再学習なしで推論時に選好を反映でき、物理的実現可能性を考慮した制御が可能。 - 実験で既存手法を上回り、VLA モデルに対してタスク成功率と選好追従性で最大25%の改善を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- neural automaton policy を採用し、visuomotor policy を高レベル state-machine skeleton と低レベル residual policy に分解。 - 選好を automaton として表現し、skeleton との synchronous product によりタスク構造を再構成。 - controller は凍結し、skeleton から得られる action prior を更新することで、変更されたタスク構造下での物理を考慮した制御を実現。 - これにより、object-centric な仕様から temporal-logic 制約まで幅広い選好に対応。

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両方で広範な実験を実施。 - object-centric な仕様から temporal-logic 制約まで、多様な選好に対するステアリングを検証。 - ステアリング後、既存手法を上回り、VLA モデルに対してタスク成功率と選好追従性で最大25%の改善を達成。

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が、関連手法として end-to-end 手法、neuro-symbolic 手法、VLA モデル、neural automaton policy 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: Yiyuan Pan, Hanjiang Hu, Shangtao Li, Xusheng Luo, Changliu Liu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

A central challenge in deploying learned robot policies is inference-time behavior steering: redirecting a policy at test time to satisfy user preferences not anticipated during training, without retraining. Existing methods fail in two modes: end-to-end methods require fine-tuning or expert-level guidance, while neuro-symbolic methods rely on predefined symbols whose edits can result in logically reasonable but physically infeasible plans. To address this challenge, we propose ReStruct, which builds upon a neural automaton policy that decomposes a visuomotor policy into a high-level state-machine skeleton capturing task structure and a low-level continuous controller represented as a residual policy. Specifically, ReStruct adopts the automaton to represent the preference and incorporates it into the skeleton through a synchronous product, thereby reconfiguring the task structure. With the controller kept frozen, the action priors provided by the skeleton are updated accordingly to enable physically-aware control under a modified task structure. Extensive experiments from simulation and real-world show that ReStruct steers a wide range of preferences, from object-centric specifications to temporal-logic constraints, and after steering surpasses existing methods, exceeding VLA models in both task success and preference-following by up to 25%.

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