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能動知覚arXiv:2601.13639

ロボットマニピュレーションのための汎用ワンショットマルチモーダル能動知覚フレームワーク:最適視点予測の学習

A General One-Shot Multimodal Active Perception Framework for Robotic Manipulation: Learning to Predict Optimal Viewpoint

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カメラを最適な視点に一度で移動させることで、ロボットマニピュレーションの知覚品質を高める汎用フレームワークを提案。視点評価を分離し、マルチモーダルネットワークで直接カメラ姿勢を予測、把持成功率を大幅に向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボットマニピュレーションのための汎用ワンショットマルチモーダル能動知覚フレームワーク。 - 最適視点を直接推論し、データ収集パイプラインと最適視点予測ネットワークから構成。 - 視点品質評価を全体アーキテクチャから分離し、異種タスク要件をサポート。 - 候補視点の系統的サンプリングと評価で最適視点を定義し、domain randomizationで大規模訓練データセットを構築。 - マルチモーダル最適視点予測ネットワークはcross-attentionで特徴を整列・融合し、カメラ姿勢調整を直接予測。 - 視点制約環境下のロボット把持に実装。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の能動知覚手法は反復最適化に依存し、時間と動作コストが高い。 - タスク固有目的と密結合で転移性が限定的。 - 提案フレームワークはワンショットで最適視点を直接推論し、反復最適化を不要に。 - 視点品質評価を分離することで異種タスク要件に対応可能。 - 実世界評価で把持成功率がほぼ2倍になり、追加微調整なしでsim-to-real転移が可能。

3. 技術・手法の肝は?

- データ収集パイプライン:候補視点を系統的にサンプリング・評価して最適視点を定義。 - domain randomizationにより大規模訓練データセットを構築。 - 最適視点予測ネットワーク:マルチモーダル特徴をcross-attentionで整列・融合。 - カメラ姿勢調整を直接予測するワンショット推論。 - 視点品質評価を全体アーキテクチャから分離し、タスク非依存の枠組みを実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- 視点制約環境下のロボット把持に実装して実験。 - 提案フレームワークに導かれた能動知覚が把持成功率を有意に改善。 - 実世界評価で把持成功率がほぼ2倍。 - 追加微調整なしでsim-to-real転移が可能であることを確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 限界や失敗事例、計算コスト、一般化可能性に関する議論は要旨に記載なし。

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。 - 関連手法としてactive perception、domain randomization、cross-attention、sim-to-real transfer、robotic graspingの定番研究を挙げる。

※ 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: Deyun Qin, Zezhi Liu, Hanqian Luo, Xiao Liang, Yongchun Fang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Active perception in vision-based robotic manipulation aims to move the camera toward more informative observation viewpoints, thereby providing high-quality perceptual inputs for downstream tasks. Most existing active perception methods rely on iterative optimization, leading to high time and motion costs, and are tightly coupled with task-specific objectives, which limits their transferability. In this paper, we propose a general one-shot multimodal active perception framework for robotic manipulation. The framework enables direct inference of optimal viewpoints and comprises a data collection pipeline and an optimal viewpoint prediction network. Specifically, the framework decouples viewpoint quality evaluation from the overall architecture, supporting heterogeneous task requirements. Optimal viewpoints are defined through systematic sampling and evaluation of candidate viewpoints, after which large-scale training datasets are constructed via domain randomization. Moreover, a multimodal optimal viewpoint prediction network is developed, leveraging cross-attention to align and fuse multimodal features and directly predict camera pose adjustments. The proposed framework is instantiated in robotic grasping under viewpoint-constrained environments. Experimental results demonstrate that active perception guided by the framework significantly improves grasp success rates. Notably, real-world evaluations achieve nearly double the grasp success rate and enable seamless sim-to-real transfer without additional fine-tuning, demonstrating the effectiveness of the proposed framework.

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