粒状物体の山を操作するためのニューラル場ダイナミクスモデル
Neural Field Dynamics Model for Granular Object Piles Manipulation
密度場表現と全畳み込みネットワークを用いて粒状物体の山の操作を学習するダイナミクスモデルを提案し、勾配ベースの軌道最適化に統合可能で、シミュレーションと実世界で高精度・高効率・ゼロショット汎化を実現した。
著者: Shangjie Xue, Shuo Cheng, Pujith Kachana, Danfei Xu
分類: cs.RO, cs.LG
原文アブストラクト
We present a learning-based dynamics model for granular material manipulation. Inspired by the Eulerian approach commonly used in fluid dynamics, our method adopts a fully convolutional neural network that operates on a density field-based representation of object piles and pushers, allowing it to exploit the spatial locality of inter-object interactions as well as the translation equivariance through convolution operations. Furthermore, our differentiable action rendering module makes the model fully differentiable and can be directly integrated with a gradient-based trajectory optimization algorithm. We evaluate our model with a wide array of piles manipulation tasks both in simulation and real-world experiments and demonstrate that it significantly exceeds existing latent or particle-based methods in both accuracy and computation efficiency, and exhibits zero-shot generalization capabilities across various environments and tasks.
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