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マニピュレーションarXiv:2601.17486

EquiForm: 3D点群からのノイズに頑健なSE(3)同変方策学習

EquiForm: Noise-Robust SE(3)-Equivariant Policy Learning from 3D Point Clouds

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点群ノイズによる同変性の崩れを幾何デノイジングと同変コントラスト整合で補正し、ノイズに頑健なSE(3)同変マニピュレーション方策を学習する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 3D point cloud を用いた visual imitation learning のための枠組み - SE(3)-equivariant な policy learning を noise に頑健にする EquiForm を提案 - 16 の simulated tasks と 4 の real-world manipulation tasks で評価 - 物体や scene layout の多様性に対応

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の equivariant 手法は symmetry constraints を neural architecture に埋め込むが、noise による幾何偏差を明示的に補正しない - EquiForm は noise 起因の equivariance deviation を定式化し、geometric denoising module で 3D 構造を復元 - contrastive equivariant alignment objective で rigid transformation と noise perturbation 下の表現一貫性を強制 - 最先端の point cloud imitation learning 手法と比較し、simulation で平均 17.2%、real-world で 28.1% 改善

3. 技術・手法の肝は?

- noise による幾何歪みが observation-to-action mapping の equivariance を崩すことを定式化 - geometric denoising module を導入し、noisy/incomplete な観測下で一貫した 3D 構造を復元 - contrastive equivariant alignment objective を提案し、rigid transformation と noise perturbation の両方で表現一貫性を強制 - これらを組み合わせ、noise-robust geometric reasoning と generative models を統合する柔軟な policy learning pipeline を構築

4. どうやって有効だと検証した?

- 16 の simulated tasks と 4 の real-world manipulation tasks で評価 - 多様な物体と scene layout を対象 - state-of-the-art の point cloud imitation learning 手法と比較 - simulation で平均 17.2%、real-world で 28.1% の改善を達成し、noise robustness と spatial generalization を示す

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(具体的な限界や議論には言及なし)

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている具体的な先行研究名は不明 - 関連手法として SE(3)-equivariant neural networks、point cloud-based imitation learning、contrastive learning、geometric denoising の定番研究が挙げられる

※ 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: Zhiyuan Zhang, Yu She

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Visual imitation learning with 3D point clouds has advanced robotic manipulation by providing geometry-aware, appearance-invariant observations. However, point cloud-based policies remain highly sensitive to sensor noise, pose perturbations, and occlusion-induced artifacts, which distort geometric structure and break the equivariance assumptions required for robust generalization. Existing equivariant approaches primarily encode symmetry constraints into neural architectures, but do not explicitly correct noise-induced geometric deviations or enforce equivariant consistency in learned representations. We introduce EquiForm, a noise-robust SE(3)-equivariant policy learning framework for point cloud-based manipulation. EquiForm formalizes how noise-induced geometric distortions lead to equivariance deviations in observation-to-action mappings, and introduces a geometric denoising module to restore consistent 3D structure under noisy or incomplete observations. In addition, we propose a contrastive equivariant alignment objective that enforces representation consistency under both rigid transformations and noise perturbations. Built upon these components, EquiForm forms a flexible policy learning pipeline that integrates noise-robust geometric reasoning with modern generative models. We evaluate EquiForm on 16 simulated tasks and 4 real-world manipulation tasks across diverse objects and scene layouts. Compared to state-of-the-art point cloud imitation learning methods, EquiForm achieves an average improvement of 17.2% in simulation and 28.1% in real-world experiments, demonstrating strong noise robustness and spatial generalization.

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