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強化学習arXiv:2607.01651

実世界ロボット強化学習にはデモ1回で十分

One Demonstration Is Enough for Real-World Robotic Reinforcement Learning

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単一のデモンストレーションを用いて、実世界のロボット強化学習における介入プロセスを自動化するフレームワークAutoSERLを提案し、複数の接触を伴う操作タスクで高い成功率と堅牢性を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

実世界のロボット強化学習(RL)において、1回のデモンストレーションのみで介入プロセスを完全に自動化するフレームワーク「AutoSERL」を提案。接触の多いマニピュレーションタスク(挿入、吊り下げ、ヒンジベース)を対象とし、2つのロボットプラットフォームで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来のRLへのデモンストレーション活用は多数のデモンストレーションを必要とするか、訓練中の継続的な人間の介入に依存していた。AutoSERLは1回のデモンストレーションで人間の介入を自動化し、20回のデモンストレーションで初期化したSERL、behavior cloning、専用のone-shot imitation learningベースラインであるMILESを全タスクで上回り、HIL-SERLに匹敵する性能を達成。

3. 技術・手法の肝は?

3つの補完的メカニズムで構成: - スライディングウィンドウ介入機構:探索を継続的にガイドし、局所最適解や不安全な逸脱を防止。 - 安全回復機構:事前定義された軌道回復点を介して失敗状態を検出・修正。 - 介入終了基準:ポリシーが独立してタスクを完了できるようになると自動的にガイダンスを無効化し、探索の利点を保持。

4. どうやって有効だと検証した?

2つのロボットプラットフォームにわたる6つの接触集約型マニピュレーションタスク(挿入、吊り下げ、ヒンジベース)で評価。AutoSERLは全タスクでSERL(20デモ)、behavior cloning、MILESを一貫して上回り、HIL-SERLに匹敵。挿入タスクで100%の成功率を達成し、位置変動に対する堅牢性も向上。

5. 議論はある?

要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

SERL、HIL-SERL、MILES、behavior cloning

※ 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: Yuwan Liu, Hongze Yu, Song Liu, Yuhan Wang, Junge Zhang, Yaodong Yang, Yuanpei Chen, Ceyao Zhang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Learning effective robot control policies on physical hardware is challenging due to costly data collection and the difficulty of reward specification. Prior work has incorporated demonstrations into reinforcement learning (RL), yet existing approaches either require large numbers of demonstrations or depend on continuous human intervention during training. To address these limitations, we present AutoSERL, a framework that leverages a single demonstration to fully automate the intervention process in real-world robot RL. The framework includes three complementary mechanisms to accomplish certain tasks: a sliding window intervention mechanism that continuously guides exploration to prevent local optima and unsafe deviations, a safety recovery mechanism that detects and corrects failure states via predefined trajectory recovery points, and an intervention termination criterion that automatically disables guidance once the policy can independently complete the task, preserving its exploration advantage. We evaluate AutoSERL on six contact-intensive manipulation tasks across two robot platforms, spanning insertion, hanging, and hinge-based tasks. AutoSERL consistently outperforms SERL initialized with 20 demonstrations, behavior cloning, and MILES -- a dedicated one-shot imitation learning baseline -- across all tasks while matching HIL-SERL, achieves 100% success rate on insertion tasks, and demonstrates improved robustness to positional variations, all from a single demonstration. Code and videos are available on our project website: https://autoserl.github.io/.

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