Large-scale robot learning has recently shown promise for enabling robots to perform complex tasks by integrating perception, control, and language understanding. Yet, it struggles with long-horizon, contact-rich manipulation such as deformable object handling, where demonstration quality is inconsistent. Reward modeling offers a natural solution: by providing grounded progress signals, it transforms noisy demonstrations into stable supervision that generalizes across diverse trajectories. We introduce a stage-aware, video-based reward modeling framework that jointly predicts high-level task stages and fine-grained progress. Reward labels are automatically derived from natural language subtask annotations, ensuring consistent progress estimation across variable-length demonstrations. This design overcomes frame-index labeling, which fails in variable-duration tasks like folding a T-shirt. Our reward model demonstrates robustness to variability, generalization to out-of-distribution settings, and strong utility for policy training. Building on it, we propose Reward-Aligned Behavior Cloning (RA-BC), which filters high-quality data and reweights samples by reward. Experiments show the reward model alone outperforms baselines on validation and real robot rollouts. Integrated into RA-BC, our approach achieves 83% success on folding T-shirts from the flattened state and 67% from the crumpled state -- far surpassing vanilla behavior cloning, which attains only 8% and 0% success. Overall, our results highlight reward modeling as a key enabler for scalable, annotation-efficient, and robust imitation learning in long-horizon manipulation.


翻译:大规模机器人学习近期展现出通过整合感知、控制与语言理解使机器人执行复杂任务的潜力。然而,其在长时程、接触密集的操作(如可变形物体处理)中仍面临挑战,其中演示质量参差不齐。奖励建模提供了一种自然的解决方案:通过提供基于进度的信号,它将噪声演示转化为稳定的监督信号,并能泛化至多样化的轨迹。我们提出了一种基于视频的阶段感知奖励建模框架,该框架联合预测高层任务阶段与细粒度进度。奖励标签自动从自然语言子任务标注中推导,确保了在可变长度演示中进度估计的一致性。这一设计克服了帧索引标注在可变时长任务(如折叠T恤)中的失效问题。我们的奖励模型展现出对变异的鲁棒性、对分布外场景的泛化能力,以及对策略训练的强实用性。在此基础上,我们提出了奖励对齐的行为克隆(RA-BC),该方法通过奖励筛选高质量数据并重新加权样本。实验表明,仅奖励模型在验证和真实机器人部署上已优于基线方法。集成至RA-BC后,我们的方法在从平整状态折叠T恤的任务中达到83%的成功率,从皱褶状态达到67%——远超仅获得8%和0%成功率的传统行为克隆。总体而言,我们的结果凸显了奖励建模作为长时程操作中可扩展、标注高效且鲁棒的模仿学习的关键推动力。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员