ReKep: ロボットマニピュレーションのための関係的キーポイント制約の時空間推論
ReKep: Spatio-Temporal Reasoning of Relational Keypoint Constraints for Robotic Manipulation
環境中の3Dキーポイント間の関係をPython関数で表す制約(ReKep)を導入し、大規模視覚モデルと言語モデルを用いて自由形式の指示から自動生成することで、多様なマニピュレーションタスクをリアルタイムに実行する手法を提案。
著者: Wenlong Huang, Chen Wang, Yunzhu Li, Ruohan Zhang, Li Fei-Fei
分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV
原文アブストラクト
Representing robotic manipulation tasks as constraints that associate the robot and the environment is a promising way to encode desired robot behaviors. However, it remains unclear how to formulate the constraints such that they are 1) versatile to diverse tasks, 2) free of manual labeling, and 3) optimizable by off-the-shelf solvers to produce robot actions in real-time. In this work, we introduce Relational Keypoint Constraints (ReKep), a visually-grounded representation for constraints in robotic manipulation. Specifically, ReKep is expressed as Python functions mapping a set of 3D keypoints in the environment to a numerical cost. We demonstrate that by representing a manipulation task as a sequence of Relational Keypoint Constraints, we can employ a hierarchical optimization procedure to solve for robot actions (represented by a sequence of end-effector poses in SE(3)) with a perception-action loop at a real-time frequency. Furthermore, in order to circumvent the need for manual specification of ReKep for each new task, we devise an automated procedure that leverages large vision models and vision-language models to produce ReKep from free-form language instructions and RGB-D observations. We present system implementations on a wheeled single-arm platform and a stationary dual-arm platform that can perform a large variety of manipulation tasks, featuring multi-stage, in-the-wild, bimanual, and reactive behaviors, all without task-specific data or environment models. Website at https://rekep-robot.github.io/.
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