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リターゲティングarXiv:2511.09484

SPIDER: スケーラブルな物理情報に基づく巧みなリターゲティング

SPIDER: Scalable Physics-Informed Dexterous Retargeting

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人間の運動データを物理シミュレーションでロボットの動的に実行可能な軌道に変換し、大規模な巧みな操作ポリシー学習を可能にするフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 人間の運動データをロボットで実行可能な軌道へ変換する physics-based retargeting フレームワーク SPIDER を提案 - 対象は humanoid と dexterous hand の制御 - kinematic-only な human demonstration を dynamic feasibility を満たす robot trajectory へ変換・拡張 - 9 種類の humanoid/dexterous hand embodiment と 6 datasets にスケール - 2.4M frames の dynamic-feasible robot dataset を生成可能

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は robot-specific data の収集コストが高く、human motion data は embodiment gap と force/torque 等の動的情報欠如のため直接実行できなかった - SPIDER は kinematic-only な human demonstration から動的に実行可能な軌道を生成 - 標準的な sampling と比べ success rate を 18% 改善 - RL baseline より 10X 高速 - 多様な embodiment と dataset にまたがって動作する汎用的な physics-based retargeting 手法

3. 技術・手法の肝は?

- 人間の demonstration は global task structure と objective を提供すると捉える - 大規模な physics-based sampling と curriculum-style virtual contact guidance で軌道を精錬 - これにより dynamical feasibility と正しい contact sequence を確保 - kinematic-only 入力から force/torque を陽に持たない状況を physics simulation で補完 - 多様な embodiment に適用できるようスケールする設計

4. どうやって有効だと検証した?

- 9 種類の humanoid/dexterous hand embodiment と 6 datasets で評価 - 標準 sampling 比で success rate が 18% 向上 - RL baseline 比で 10X 高速であることを示す - 2.4M frames の dynamic-feasible robot dataset を生成 - 生成データが RL などの手法による効率的な policy learning を可能にすることを示唆

5. 議論はある?

- 多様な品質のデータで動作し、多様で高品質なデータを生成できると主張 - 生成データにより RL などの手法での効率的な policy learning が可能 - 具体的な限界や失敗ケース、計算コストの詳細は要旨からは不明 - curriculum-style virtual contact guidance の設計詳細や感度は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- RL baseline(具体的な手法名は要旨からは不明) - physics-based retargeting の関連研究(具体的な論文名は要旨からは不明) - human motion capture / video / VR 由来の human demonstration を扱う研究 - dexterous hand および humanoid の policy learning に関する研究

※ 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: Chaoyi Pan, Changhao Wang, Haozhi Qi, Zixi Liu, Homanga Bharadhwaj, Akash Sharma, Tingfan Wu, Guanya Shi, Jitendra Malik, Francois Hogan

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Learning dexterous and agile policy for humanoid and dexterous hand control requires large-scale demonstrations, but collecting robot-specific data is prohibitively expensive. In contrast, abundant human motion data is readily available from motion capture, videos, and virtual reality, which could help address the data scarcity problem. However, due to the embodiment gap and missing dynamic information like force and torque, these demonstrations cannot be directly executed on robots. To bridge this gap, we propose Scalable Physics-Informed DExterous Retargeting (SPIDER), a physics-based retargeting framework to transform and augment kinematic-only human demonstrations to dynamically feasible robot trajectories at scale. Our key insight is that human demonstrations should provide global task structure and objective, while large-scale physics-based sampling with curriculum-style virtual contact guidance should refine trajectories to ensure dynamical feasibility and correct contact sequences. SPIDER scales across diverse 9 humanoid/dexterous hand embodiments and 6 datasets, improving success rates by 18% compared to standard sampling, while being 10X faster than reinforcement learning (RL) baselines, and enabling the generation of a 2.4M frames dynamic-feasible robot dataset for policy learning. As a universal physics-based retargeting method, SPIDER can work with diverse quality data and generate diverse and high-quality data to enable efficient policy learning with methods like RL.

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