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sim2realarXiv:2511.00940

URDF-Anything: 3Dマルチモーダル言語モデルによる関節物体の構築

URDF-Anything: Constructing Articulated Objects with 3D Multimodal Language Model

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点群とテキストを入力とする3Dマルチモーダル大規模言語モデルで、関節物体の幾何分割と運動学パラメータをエンドツーエンドに予測し、ロボットシミュレーション用デジタルツインを自動生成する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 関節を持つ物体(articulated objects)のデジタルツインを自動構築するURDF-Anythingを提案 - 3D multimodal large language model (MLLM) に基づくend-to-endの再構成フレームワーク - point-cloudとtextのマルチモーダル入力から、幾何セグメンテーションとkinematic parameter予測を同時に最適化 - ロボティクスのsimulation trainingやembodied AIのworld model構築への応用を狙う

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は手作業のモデリングや多段パイプラインが必要だったが、本手法はend-to-endで自動化 - 幾何セグメンテーションでmIoUが17%改善 - kinematic parameter予測の平均誤差を29%削減 - 物理的な実行可能性(physical executability)でbaselineを50%上回る - 訓練セット外の物体にも良好に汎化

3. 技術・手法の肝は?

- point-cloudとtextのマルチモーダル入力に基づくautoregressive prediction framework - 幾何セグメンテーションとkinematic parameter予測をjointlyに最適化 - point cloud featuresと直接相互作用する専用の[SEG] token mechanismを実装 - これによりfine-grainedなpart-level segmentationとkinematic parameter予測の一貫性を両立

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションと実世界の両データセットで実験 - 幾何セグメンテーション(mIoU 17%改善)、kinematic parameter予測(平均誤差29%削減)、physical executability(baseline比50%超)で評価 - 訓練セット外の物体に対するgeneralization abilityも確認

5. 議論はある?

- ロボティクスシミュレーション向けデジタルツイン構築の効率的な解決策を提示 - sim-to-real transfer能力の大幅な向上に寄与すると主張 - 具体的な限界や失敗ケース、計算コストなどは要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない - 関連手法として、articulated object reconstruction、point-cloud-based segmentation、3D multimodal large language model (MLLM)、autoregressive prediction、sim-to-real transferの定番研究を次に読むべき

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Zhe Li, Xiang Bai, Jieyu Zhang, Zhuangzhe Wu, Che Xu, Ying Li, Chengkai Hou, Shanghang Zhang

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Constructing accurate digital twins of articulated objects is essential for robotic simulation training and embodied AI world model building, yet historically requires painstaking manual modeling or multi-stage pipelines. In this work, we propose \textbf{URDF-Anything}, an end-to-end automatic reconstruction framework based on a 3D multimodal large language model (MLLM). URDF-Anything utilizes an autoregressive prediction framework based on point-cloud and text multimodal input to jointly optimize geometric segmentation and kinematic parameter prediction. It implements a specialized $[SEG]$ token mechanism that interacts directly with point cloud features, enabling fine-grained part-level segmentation while maintaining consistency with the kinematic parameter predictions. Experiments on both simulated and real-world datasets demonstrate that our method significantly outperforms existing approaches regarding geometric segmentation (mIoU 17\% improvement), kinematic parameter prediction (average error reduction of 29\%), and physical executability (surpassing baselines by 50\%). Notably, our method exhibits excellent generalization ability, performing well even on objects outside the training set. This work provides an efficient solution for constructing digital twins for robotic simulation, significantly enhancing the sim-to-real transfer capability.

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