MyoDex: 손재주 있는 조작을 위한 일반화 가능한 사전 지식

초록

인간의 민첩성은 운동 제어의 특징적인 요소이다. 우리의 손은 근골격계 감각-운동 회로의 복잡성(다관절 및 다중 관절, 40개 이상의 근육으로 제어되는 23개의 관절)에도 불구하고 새로운 행동을 빠르게 종합할 수 있다. 본 연구에서는 인간의 민첩성이 단일 작업을 통해 획득되기보다는 다양한 이전 경험을 바탕으로 구축된다는 점에서 영감을 얻었다. 이러한 관찰에 동기를 부여받아, 우리는 이전 경험을 바탕으로 새로운(이전에는 달성할 수 없었던) 행동을 빠르게 습득할 수 있는 에이전트를 개발하고자 한다. 구체적으로, 우리의 접근 방식은 생리학적으로 현실적인 인간 손 모델인 MyoHand를 사용하여 작업에 구애받지 않는 행동 사전(MyoDex)을 암묵적으로 포착하는 다중 작업 학습을 활용한다. 우리는 MyoDex의 효과를 소수 샷 일반화 및 다양한 미지의 민첩한 조작 작업으로의 긍정적 전이에서 입증한다. MyoDex를 활용한 에이전트는 증류 기준선과 비교하여 약 3배 더 많은 작업을 해결할 수 있으며, 4배 더 빠르게 해결한다. 이전 연구에서는 단일 근골격계 제어 행동을 종합했지만, MyoDex는 다양한 접촉이 풍부한 행동에 걸쳐 생리학적 제어의 민첩한 학습을 촉진하는 첫 번째 일반화 가능한 조작 사전이다. 또한, 우리는 24 DoF Adroit Hand에서의 민첩성 획득을 넘어 근골격계 제어를 넘어 우리 패러다임의 효과를 입증한다. 웹사이트: https://sites.google.com/view/myodex

English

Human dexterity is a hallmark of motor control. Our hands can rapidly synthesize new behaviors despite the complexity (multi-articular and multi-joints, with 23 joints controlled by more than 40 muscles) of musculoskeletal sensory-motor circuits. In this work, we take inspiration from how human dexterity builds on a diversity of prior experiences, instead of being acquired through a single task. Motivated by this observation, we set out to develop agents that can build upon their previous experience to quickly acquire new (previously unattainable) behaviors. Specifically, our approach leverages multi-task learning to implicitly capture task-agnostic behavioral priors (MyoDex) for human-like dexterity, using a physiologically realistic human hand model - MyoHand. We demonstrate MyoDex's effectiveness in few-shot generalization as well as positive transfer to a large repertoire of unseen dexterous manipulation tasks. Agents leveraging MyoDex can solve approximately 3x more tasks, and 4x faster in comparison to a distillation baseline. While prior work has synthesized single musculoskeletal control behaviors, MyoDex is the first generalizable manipulation prior that catalyzes the learning of dexterous physiological control across a large variety of contact-rich behaviors. We also demonstrate the effectiveness of our paradigms beyond musculoskeletal control towards the acquisition of dexterity in 24 DoF Adroit Hand. Website: https://sites.google.com/view/myodex

MyoDex: 손재주 있는 조작을 위한 일반화 가능한 사전 지식

MyoDex: A Generalizable Prior for Dexterous Manipulation

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