无显式轨迹下3D扩散策略的预见性学习

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

引入Movement Trend Guidance以增强机器人操作中的3D扩散策略,通过无显式轨迹提供预见性,在RoboTwin2.0和LIBERO-40等基准测试上实现性能提升。

3D扩散策略在从当前观测生成几何基础动作方面表现强大,但成功的操作不仅需要知道当前可行的运动,还需要预见交互的走向。现有的策略大多让这种预见性从动作学习中隐式涌现。我们引入Movement Trend Guidance,这是一种简单而有效的方法,无需引入显式计划即可提供这种预见性。从短暂的观测历史中,策略学习交互演化的紧凑潜在表示。在训练期间,稀疏的未来夹具状态监督这种表示;在推理时,仅保留潜在表示作为面向未来的条件,与当前观测一起。潜在表示为动作生成提供全局条件,而额外的门控FiLM分支仅在UNet瓶颈处使用。尽管仅向DP3添加了3.52%的额外参数,我们的方法保留了原始的密集动作和滚动时域公式,并在RoboTwin2.0、LIBERO-40和DexArt上持续改进DP3。在50任务的RoboTwin2.0混合训练中达到62.8% vs. 56.1%,在LIBERO-40上达到71.93% vs. 37.08%,在五个真实机器人任务上达到72.0% vs. 49.0%。这些结果表明,扩散策略可以从知道交互的走向中显著受益,而无需被告知确切移动位置。
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来源:https://huggingface.co/papers/2609.20669

摘要

3D扩散策略擅长从当前观测中生成几何感知的动作,但成功的机械操作不仅需要知道当前可行的运动,还需要预判交互的后续发展。现有策略大多将这种前瞻性隐式地寄托于动作学习过程。我们引入了运动趋势引导(Movement Trend Guidance),这是一种简单有效的方法,能在不引入显式规划的前提下提供这种前瞻性。策略从短暂的观测历史中,学习交互演化的紧凑隐空间表征。训练时,稀疏的未来抓取器状态监督该表征的学习;推理时,仅保留该隐变量作为面向未来的条件,与当前观测一同输入。隐变量为动作生成提供全局条件约束,而额外的门控FiLM分支仅用于UNet的瓶颈层。尽管仅在DP3基础上增加3.52%的参数,本方法保留了原始的密集动作与滚动时域设计,并在RoboTwin 2.0、LIBERO-40和DexArt任务上持续优于DP3。在50任务的RoboTwin 2.0混合训练中达到62.8%(对比基线56.1%),在LIBERO-40上达到71.93%(对比37.08%),在五个真实机器人任务上达到72.0%(对比49.0%)。这些结果表明,扩散策略能从“知晓交互走向何处”的信息中显著获益,而无需明确指定移动目标。

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