Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
[Journal club] DoorGym: A Scalable Door Opening...
Search
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 15, 2022
Technology
1.5k
0
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
[Journal club] DoorGym: A Scalable Door Opening Environment and Baseline Agent
Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
PRO
August 15, 2022
More Decks by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
See All by Semantic Machine Intelligence Lab., Keio Univ.
[EMNLP26] RIGEL: Self-Distilled Score Adaptation for Image and Video Captioning Evaluation
keio_smilab
PRO
0
110
[RSJ26] Building a VLA Model Based on Self-Distilled Classification
keio_smilab
PRO
0
210
[RSJ26] AnoleVLA: Lightweight Vision-Language-Action Model with Deep State Space Models for Mobile Manipulation
keio_smilab
PRO
0
180
[RSJ26] NarrativeFlow: Flow-Based Vision-Language-Action Model Using Robot Velocity Fields
keio_smilab
PRO
0
250
[RSJ26] Flow as Flow: Modeling Robot Velocity Fields as Probability Velocity Fields
keio_smilab
PRO
1
240
[RSJ26] Hierarchy-Aware Multimodal Retrieval-Augmented Generation for Embodied Question Answering
keio_smilab
PRO
1
200
[MIRU26] Open-Vocabulary Intention-Guided Object Detection in Diverse Scenes
keio_smilab
PRO
0
250
[Journal club] Evo-1: Lightweight Vision-Language-Action Model with Preserved Semantic Alignment
keio_smilab
PRO
0
75
[MIRU26] To What Extent Does MLLM-as-a-Judge Exhibit Cross-Model Preference Bias?
keio_smilab
PRO
0
330
Other Decks in Technology
See All in Technology
「Learning Outcome」を書きたくない私が、Learning Outcomeと折り合いをつけるまで
mhlyc
0
100
顧客価値を追いかけたら、プライシングにたどり着いた
sansantech
PRO
2
400
Turning Repos into the Product Second Brain with an LLM Wiki
linedevth
0
130
「私が一番顧客に詳しい」を捨てる~ 全員が一次情報に精通する開発チームをつくり、PMが次のボトルネックへ染み出すまで
kaminashi
3
1.2k
JAWS-UGグッズ職人仕事の流儀
kentapapa
0
130
アカウント統制の健康診断
kenichinakamura
1
120
野蛮なアジャイル [サイボウズ発!]組織の常識を覆した反骨のスクラム実践記 / Barbaric Agile - Enterprise Agile Study Group
ama_ch
0
120
CloudWatch Logsのコスト最適化:どこまでAIに任せてどこから人間が承認すべきか
yama3133
0
150
What Is JetBrains Air
x5gtrn
PRO
0
140
野良MCPサーバーを排除せよ!MCPサーバーのガバナンス
yukiogawa
1
150
局所最適は悪ではない。壊れているのは指標です。量と質を同時に見る先行指標の設計
recruitengineers
PRO
2
270
AI導入は済んだ。次は統制を作り替える番だ_AI×開発組織 Summit 2026
techtekt
PRO
0
500
Featured
See All Featured
Visual Storytelling: How to be a Superhuman Communicator
reverentgeek
2
720
Tips & Tricks on How to Get Your First Job In Tech
honzajavorek
1
810
The innovator’s Mindset - Leading Through an Era of Exponential Change - McGill University 2025
jdejongh
PRO
1
380
Scaling GitHub
holman
464
140k
Documentation Writing (for coders)
carmenintech
77
5.6k
Fight the Zombie Pattern Library - RWD Summit 2016
marcelosomers
234
18k
Practical Tips for Bootstrapping Information Extraction Pipelines
honnibal
25
2.1k
No one is an island. Learnings from fostering a developers community.
thoeni
21
3.9k
Believing is Seeing
oripsolob
1
250
Navigating the Design Leadership Dip - Product Design Week Design Leaders+ Conference 2024
apolaine
2
480
The Psychology of Web Performance [Beyond Tellerrand 2023]
tammyeverts
49
3.6k
Code Review Best Practice
trishagee
74
20k
Transcript
慶應義塾大学 杉浦孔明研究室 是方諒介 DoorGym: A Scalable Door Opening Environment and
Baseline Agent Yusuke Urakami1, Alec Hodgkinson1, Casey Carlin1, Randall Leu1, Luca Rigazio1,2, Pieter Abbeel3 (1Panasonic Beta, 2Totemic Inc., 3University of California Berkeley) NeurIPS 2019 Deep Reinforcement Learning Workshop Yusuke Urakami, Alec Hodgkinson, Casey Carlin, Randall Leu, Luca Rigazio, Pieter Abbeel. "DoorGym: A Scalable Door Opening Environment and Baseline Agent.“ NeurIPS 2019 Deep Reinforcement Learning Workshop.
概要 背景 ✓ 「ドア開閉」は生活支援ロボットの基本スキル 提案 ✓ Domain Randomizationに対応したシミュレータ ✓ Unityを用いたphoto-realisticなレンダリング
✓ 強化学習を用いたベースライン手法 結果 ✓ sim2real transferで一定の成功率を達成 2 https://github.com/PSVL/DoorGym/blob/master/imgs/DoorGym.gif
背景:「ドア開閉」は生活支援ロボットの基本スキル ◼ 例:Habitat Rearrangement Challenge 2022 (@NeurIPS22) ◼ 物体を初期位置から目標位置へ配置 ◼
棚や冷蔵庫の開閉を伴うケースも存在 3 https://twitter.com/MetaAI/status/1558213193066983424 https://aihabitat.org/challenge/rearrange_2022/
関連研究:頑健性/写実性が不十分 ◼ 強化学習ベースの手法に関心 ◼ 欠点 ✓ 多様な環境設定(ドア/ドアノブ/光の条件)に未対応 ✓ sim2real transferに課題
4 Method Detail [Gu+ ICRA17] 複数のロボット間でアルゴリズム並列化し、学習時間を短縮 [Rajeswaran+ RSS18] 人間による少数のデモ動作を利用し、サンプルの複雑さを軽減 [Gu+ ICRA17] [Rajeswaran+ RSS18]
提案手法:DoorGym ◼ Domain Randomizationに対応したドア開閉タスク用シミュレータ ◼ OpenAI Gym [Brockman+ 16] フレームワーク/Unity
Game Engineに基づく ◼ 強化学習を用いたベースライン手法を提供 ① ドアノブの中心座標予測 ② 各アクチュエータの行動選択 5 学習パイプライン
Domain Randomization:環境の汎化で頑健性向上に寄与 ◼ ドア/ドアノブ/光の条件を多様なパラメータで調整 ◼ XML形式で記述 6 pull / lever
/ round ランダム化 大きさ/摩擦/光源等の変化
Unity Game Engine:レンダリング品質の向上 ◼ 実機への転移のため、よりphoto-realisticな影やテクスチャを実現 7 MuJoCo [Todorov+ IROS12] Unity
>
Vision Network:2視点画像からドアノブの中心座標を予測 ◼ ResNet, Global Average Pooling, FC層から成るシンプルなネットワーク 入力:ドアの上面/正面の2視点RGB画像 出力:ドアノブの中心座標
(x, y, z) ◼ 損失関数 ① 座標のground truthとの平均二乗誤差 ② heatmap同士の交差エントロピー誤差 8
Policy Network:各アクチュエータの行動を選択 ◼ ①と②の差分から得た方向ベクトルと③を連結後、FC層×2 入力:①ドアノブの中心座標、②ハンドの座標、③各関節の座標と速度 出力:各アクチュエータの出力 or トルク ◼ 強化学習アルゴリズム
◼ on-policy:Proximal Policy Optimization (PPO) [Schulman+ CoRR17] ◼ off-policy:Soft Actor Critic (SAC) [Haarnoja+ PMLR18] 9
報酬 𝑟𝑡 :行動に応じてGym環境から取得 10 𝑟𝑡 = −𝑎0 𝑑𝑡 − 𝑎1
log 𝑑𝑡 + 𝛼 − 𝑎2 𝑜𝑡 − 𝑎3 𝑢𝑡 2 + 𝑎4 𝜙𝑡 + 𝑎5 𝜓𝑡 𝑑𝑡 :ハンドとドアノブの中心座標との距離 𝑜𝑡 :ハンドの方向とドアノブを掴む理想的な方向との差分 𝑢𝑡 :制御入力 𝜙𝑡 :ドアの開閉角度 𝜓𝑡 :ドアノブの角度(lever, round使用時のみ) 𝑎0 , 𝑎1 , 𝑎2 , 𝑎3 , 𝑎4 , 𝑎5 , 𝛼:ハイパーパラメータ 1回の試行例 https://github.com/PSVL/DoorGym/blob/master/imgs/DoorGym.gif 𝑑𝑡 が小さくなったときの正確性向上 𝑎0 = 𝑎1 = 𝑎2 = 𝑎3 ≪ 𝑎4 < 𝑎5 とすることで、ドア開閉を促す
実験設定 (1/2):ドアノブの形状/ハンドの異なる3タスク ◼ Task1 11 https://github.com/PSVL/DoorGym/blob/master/imgs/doorgym_video.gif ◼ Task2 ◼ Task3
pull knob/floating hook lever knob/floating hook pull knob/BLUE-with-gripper
実験設定 (2/2):2つの評価指標 ◼ 試行回数:100回(それぞれ異なるドア環境) 12 平均成功率↑:𝑟ASR = 1 100 σ𝑖=1
100 𝕝𝑖 平均実行時間↓:𝑟AT = 1 𝑛 σ𝑖=1 𝑛 𝑡𝑖 𝑡𝑖 :実行時間(成功時のみ) 𝑛:成功回数 𝕝𝑖 = ቊ 1 if 𝜙𝑖 > 0.2 rad and 𝑡𝑖 < 20 0 otherwise 𝜙𝑖 :ドアの開閉角度(pullタスク時のみ) 𝑡𝑖 :実行時間
定量的結果 (1/2):最大成功率95%を達成するも、ばらつき大 ◼ Ground Truth Position:シミュレータから得られる値を利用 ◼ + 𝑁(0, 𝜎):PPOのpretraining時に、Vision
Networkの誤差を考慮するためのノイズ ◼ 考察 ✓ pull knobよりlever knobの難易度が高い ✓ 学習により時間を要するPPOが、SACより優位 ✓ Vision Networkの利用で 𝑟ASR が低下 -> ドアノブの座標予測精度が重要 13
定量的結果 (2/2):実機への転移を実現 ◼ zero-shotのsim2real transfer ◼ ドアノブの形状:pull knob ◼ ハンド:Baxter
(gripper) ◼ 強化学習アルゴリズム:PPO ◼ 考察 ✓ 成功率が低下するものの、過半数の割合を維持 ✓ 実行時間が約3.5倍増加 14 https://github.com/PSVL/DoorGym/blob/master/imgs/baxter.gif
まとめ 背景 ✓ 「ドア開閉」は生活支援ロボットの基本スキル 提案 ✓ Domain Randomizationに対応したシミュレータ ✓ Unityを用いたphoto-realisticなレンダリング
✓ 強化学習(PPO, SAC)を用いたベースライン手法 結果 ✓ sim2real transferで一定の成功率を達成 15 https://github.com/PSVL/DoorGym/blob/master/imgs/DoorGym.gif
Appendix:Ablation Study ◼ Domain Randomizationの頑健性向上への寄与を調査 ◼ 考察 ✓ 単一環境で学習した場合、ランダムな環境で成功率が大幅に低下 ✓
ランダムな環境で学習した場合、頑健性が向上 16
Appendix:sim2real transferにおけるMuJoCoとUnityの定量的比較 ◼ ドアノブの中心座標の予測における誤差を比較 ◼ 考察 ✓ Domain Randomizationだけではなく、Unityも頑健性向上に寄与 17
Sim2real transferに用いたドアノブ
Appendix:PPOにおける全36通りの定量的結果 ◼ 2 × 6 × 3 = 36(通り) ◼
開閉 × ハンドの種類 × ドアノブの形状 18
Appendix:SACにおける全36通りの定量的結果 19 ◼ 2 × 6 × 3 = 36(通り)
◼ 開閉 × ハンドの種類 × ドアノブの形状
Appendix:学習のハイパーパラメータ ◼ PPO 20 ◼ SAC
Appendix:Domain Randomizationのパラメータ ◼ 3種類に大別 ① Door Physical, ② Robot Physical,
③ Vision 21