DexPolicy:面向轨迹引导灵巧操作的调度式探索

Hugging Face Daily Papers 论文

摘要

DexPolicy 为轨迹引导的灵巧操作引入了调度式探索,在强化学习训练过程中将探索噪声从宽到窄进行退火,从而在 PPO、GRPO 以及一种流参数化 PPO 变体(FPO)上显著提升了在 YCB 物体和 RealMan RM75 机械臂上的 Target 成功率。

用于灵巧操作的强化学习(RL)必须先发现手指与物体的接触,再对物体进行精确控制;服务于前一目标的动作噪声会干扰后一目标。在 ViViDex 等轨迹引导设定中,RL 会基于人类视频对手-物轨迹进行细化,我们的 PPO 基线在训练 5M 步后,其最终的动作噪声仍接近初始水平,这促使我们显式地控制探索尺度。DexPolicy 将该尺度显式设定为训练步数的函数,在损失、网络架构、奖励和优化器设置保持不变的情况下,将探索从宽到窄进行退火。我们研究了三种策略优化设定:PPO、免评论家的 GRPO 续训,以及一种流参数化的 PPO 变体(FPO)。在五个 YCB 物体和三个训练随机种子上,平均确定性 Target 成功率从 49.4% 提升至 68.1%(FPO)、从 14.1% 提升至 45.4%(GRPO)、从 32.0% 提升至 35.7%(PPO)。在搭载 Inspire/RH56 灵巧手的 RealMan RM75 机械臂上,针对三个物体共 360 次试验中,平均 Target 成功率从 25.0% 提升至 85.0%(FPO)、从 10.0% 提升至 63.3%(GRPO)、从 8.3% 提升至 43.3%(PPO),且每个物体-方法组合仅使用一个训练得到的模型。PPO 组件筛选结果表明,噪声控制优于所测试的优化器收缩策略;所选定的 PPO 调度在三个测试物体上均取得比相同端点线性衰减更高的平均 Target 成功率。训练回报、确定性 Target 成功率以及对执行噪声的容忍度三者彼此解耦;因此,调度策略应根据目标任务在预期执行条件下的最终成功率来评判,且需按任务和策略优化设定分别评估。代码:https://github.com/AIGeeksGroup/DexPolicy。网站:https://aigeeksgroup.github.io/DexPolicy。
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来源:https://huggingface.co/papers/2610.00360

摘要

灵巧操作的强化学习((RL))必须先发现手指与物体的接触,再对物体进行精确控制;为前一个目标服务的动作噪声会干扰后一个目标。在轨迹引导的设定中,例如从人类视频中精调手—物轨迹的ViViDex,我们的基线PPO运行在5M步后,其动作噪声已回落到初始水平附近,这促使我们需要显式地控制探索规模。DexPolicy将这一规模设计为训练步数的显式函数,在损失、架构、奖励和优化器设置保持不变的情况下,让探索从宽到窄逐渐退火。我们研究了三种策略优化设定:PPO、无Critic的GRPO续训,以及一种流参数化的PPO变体(FPO)。在五个YCB物体和三个训练随机种子上,确定性Target成功率平均从49.4%提升至68.1%(FPO)、从14.1%提升至45.4%(GRPO)、从32.0%提升至35.7%(PPO)。在RealMan RM75机械臂搭配Inspire/RH56手部上,对三个物体进行360次试验,平均Target成功率从25.0%提升至85.0%(FPO)、从10.0%提升至63.3%(GRPO)、从8.3%提升至43.3%(PPO),且每个“物体—方法“条件只使用一个训练好的模型。PPO组件筛查更倾向于噪声控制而非测试过的优化器收缩策略;所选的PPO调度在三个测试物体上都比具有相同终点的线性衰减取得了更高的平均Target成功率。训练回报、确定性Target成功率以及对执行噪声的容忍度之间是相互分离的;因此,调度方案应当在预期执行条件下,依据每个任务及策略优化设定的最终任务成功率来评判。代码:https://github.com/AIGeeksGroup/DexPolicy。网站:https://aigeeksgroup.github.io/DexPolicy。

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