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sim2realarXiv:2601.12796

接触を考慮したニューラルダイナミクス

Contact-Aware Neural Dynamics

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シミュレータの力学を触覚接触情報で補正するニューラルダイナミクスモデルを学習し、接触を伴うタスクのsim-to-realギャップを縮小する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 高忠実度な物理シミュレーションはロボット学習に不可欠だが、接触を含む複雑な動的相互作用ではsim-to-realギャップが残る。 - 本研究は、シミュレータのダイナミクスを接触情報に直接整合させる暗黙的なsim-to-realアラインメントフレームワークを提案する。 - 既製のシミュレータをベース事前分布として扱い、接触を考慮したニューラルダイナミクスモデルを学習し、実世界観測を用いてシミュレーション状態を洗練する。 - ロボットハンドからの触覚接触情報を利用し、接触リッチタスクに固有の非平滑不連続性を効果的にモデル化する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の明示的なシステム同定は、シミュレータのパラメータを調整するが、実世界の複雑で高次元かつ状態依存のダイナミクスを整合させるには不十分である。 - 提案手法は、暗黙的なアラインメントにより、シミュレータのダイナミクスを接触情報に直接整合させ、非平滑不連続性を扱える点が優れている。 - 実世界データに基づくニューラルダイナミクスモデルを構築し、状態予測精度を向上させ、シミュレータのみで訓練されたポリシーの性能予測と洗練を可能にする。

3. 技術・手法の肝は?

- 既製のシミュレータをベース事前分布として利用し、接触を考慮したニューラルダイナミクスモデルを学習する。 - 実世界観測を用いてシミュレーション状態を洗練し、触覚接触情報を組み込むことで非平滑不連続性をモデル化する。 - 学習されたフォワードダイナミクスモデルは、状態予測精度を改善し、ポリシー性能予測やポリシー洗練に利用できる。

4. どうやって有効だと検証した?

- 学習されたフォワードダイナミクスモデルが状態予測精度を改善することを示した。 - このモデルがポリシー性能予測に有効に使用できることを実証した。 - 標準シミュレータのみで訓練されたポリシーを洗練できることを示した。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。同分野の定番として、Domain Randomization、System Identification、Sim-to-Real Transfer、Tactile Sensing、Neural ODEなどが挙げられる。

※ 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: Changwei Jing, Jai Krishna Bandi, Jianglong Ye, Yan Duan, Pieter Abbeel, Xiaolong Wang, Sha Yi

分類: cs.RO

原文アブストラクト

High-fidelity physics simulation is essential for scalable robotic learning, but the sim-to-real gap persists, especially for tasks involving complex, dynamic, and discontinuous interactions like physical contacts. Explicit system identification, which tunes explicit simulator parameters, is often insufficient to align the intricate, high-dimensional, and state-dependent dynamics of the real world. To overcome this, we propose an implicit sim-to-real alignment framework that learns to directly align the simulator's dynamics with contact information. Our method treats the off-the-shelf simulator as a base prior and learns a contact-aware neural dynamics model to refine simulated states using real-world observations. We show that using tactile contact information from robotic hands can effectively model the non-smooth discontinuities inherent in contact-rich tasks, resulting in a neural dynamics model grounded by real-world data. We demonstrate that this learned forward dynamics model improves state prediction accuracy and can be effectively used to predict policy performance and refine policies trained purely in standard simulators, offering a scalable, data-driven approach to sim-to-real alignment.

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