[論文紹介] 物理パラメータのランダム化による耐故障ロボットのための強化学習

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1. どんなもの？ 先行研究と比べて何がすごい？ 技術の手法や肝は？ どうやって有効だと検証した？ ・ベースラインと比較して独自の報酬関数の設計により，k=0.9 (ほ んの少しだけ故障)の場合でベースラインを超えた ・antで実験した ・5つのseed値を使って，plain環境，broken環境で各100エピソー ド試行させた ・歩行タスクに対して，報酬関数を設計した ・次のスライドで詳細を説明 ・antに対して物理パラメータ (質量や摩擦)のランダム化によって故 障状態を作成 ・故障係数kを0~1の範囲で設定してPPOで学習させた ・提案手法では，k=0.9で故障による変化にも対応できていることを 示した 物理パラメータのランダム化による耐故障ロボットのための強化学習 （JSAI 2020）岡本 航昇, 川本 一彦 https://www.jstage.jst.go.jp/article/pjsai/JSAI2020/0/JSAI2020_3Rin402/_pdf 2024/01/26 論文を表す画像 被引用数：- 1/5
2. 故障の表現 ❏ 故障は関節アクチュエータを制限することで表現 ❏ a’t：故障状態 ❏ k：[0,1]の範囲で調整する故障係数 ❏ at：t時刻でのアクチュエータの行動 (アクチュエータの出力値) ❏ 各トレーニングエピソード開始時にantの4本の脚からランダムに1本を 故障させる 2/5
3. 報酬関数 ❏ 報酬 ❏ Rf (forward reward)：x軸方向の変位が大きいほど大きな値となる報酬 ❏ Rs (survive reward)：1ステップ生存したら，無条件で与えられる報酬 ❏ Cctrl (control cost)：1ステップでの行動が複雑になるほど大きくなるコスト ❏ Ccontact (contact cost)：地面との接触力が大きいほど大きな値となるコスト ❏ 報酬設計の意図 ❏ できるだけ転ばずにx軸方向に歩行するように期待して設計 3/5
4. 実験結果 ❏ 結果 ❏ K=0.9で故障させることでplain環境 ，broken環境の両方で平均報酬が向 上した ❏ 故障によって転倒していたベースラ イン手法に対して，転倒することな く歩行する制御を獲得した ❏ k=0.7より小さくするとplain環境 ，broken環境の両方で平均報酬が低 下した ❏ これは，故障させすぎると歩行動作 を学習すること自体が困難になるこ とを示唆している 4/5 ※kの値を[0,1]の範囲でランダム化しながらトレーニング しても平均報酬が低下する結果となった
5. まとめと感想 ❏ まとめ ❏ 物理パラメータのランダム化を導入し，故障変化にロバストな方策獲得に 成功した ❏ k<0.7の範囲で，歩行動作に悪影響がでるため，ランダム化の範囲が重要 である ❏ ant特有の値なのか，それ以外のwalker2Dやhopperの場合でどうなるのか を実験する必要がある ❏ アクチュエータの故障に対する評価のみを行っているが，脚がとれるなど のシチュエーションで実験する必要がある ❏ 感想 ❏ 2足歩行の「walker2D or halfcheetah」，1足歩行の「hopper」で実験す るとどうなるか気になる ❏ 予想では，hopperだと1つの関節アクチュエータに依存するロボット環境 のため学習が難しくなるかもしれない？ ❏ 報酬関数の設計を「物理法則によって理論的に導出」したのか，「実験で 試行錯誤して関数を設定」したのかが気になる 5/5