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AIDB Daily Papers

タコから着想を得たソフトロボットアームのための分散制御:グラフニューラルネットワーク基盤のアテンションポリシーと環境インタラクション

原題: Octopus-inspired Distributed Control for Soft Robotic Arms: A Graph Neural Network-Based Attention Policy with Environmental Interaction
著者: Linxin Hou, Qirui Wu, Zhihang Qin, Yongxin Guo, Cecilia Laschi
公開日: 2026-03-10 | 分野: 強化学習 ロボティクス 機械学習 分散モデル Python グラフニューラルネットワーク 環境 制御

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • ソフトロボットアームの各セクションを協調エージェントとして扱い、グラフニューラルネットワークで環境との相互作用を学習する分散制御アーキテクチャSoftGMを提案。
  • グローバルな障害物形状に頼らず、オンラインで障害物を発見しながら目標に到達するタスクにおいて、複雑な環境下でも高い性能を発揮することが新しい。
  • SoftGMは、障害物がない環境から複雑な壁の穴シナリオまで、様々な環境で優れた性能を示し、外乱に対するロバスト性も確認された。

Abstract

This paper proposes SoftGM, an octopus-inspired distributed control architecture for segmented soft robotic arms that learn to reach targets in contact-rich environments using online obstacle discovery without relying on global obstacle geometry. SoftGM formulates each arm section as a cooperative agent and represents the arm-environment interaction as a graph. SoftGM uses a two-stage graph attention message passing scheme following a Centralised Training Decentralised Execution (CTDE) paradigm with a centralised critic and decentralised actor. We evaluate SoftGM in a Cosserat-rod simulator (PyElastica) across three tasks that increase the complexity of the environment: obstacle-free, structured obstacles, and a wall-with-hole scenario. Compared with six widely used MARL baselines (IDDPG, IPPO, ISAC, MADDPG, MAPPO, MASAC) under identical information content and training conditions, SoftGM matches strong CTDE methods in simpler settings and achieves the best performance in the wall-with-hole task. Robustness tests with observation noise, single-section actuation failure, and transient disturbances show that SoftGM preserves success while keeping control effort bounded, indicating resilient coordination driven by selective contact-relevant information routing.

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