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sim2realarXiv:2602.12633

物理整合的な物体間推論による高密度クラッタ環境のReal-to-Sim

Real-to-Sim for Highly Cluttered Environments via Physics-Consistent Inter-Object Reasoning

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単視点RGB-D画像から、接触グラフと微分可能剛体シミュレーションを用いて物理的に整合した3Dシーンを再構成し、接触の多いマニピュレーションを可能にする手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 単視点RGB-Dから物理的に妥当な3Dシーンを再構築するReal-to-Simパイプライン。 - 高 clutter 環境でのロボットマニピュレーションを対象。 - 接触グラフと微分可能剛体シミュレーションを統合。 - 物体姿勢と物理特性を同時に最適化。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の知覚パイプラインは幾何学的忠実度のみを重視。 - 物理制約を無視し、浮遊や相互貫通などの無効状態を生じる。 - 提案手法は物理的一貫性を明示的にモデル化。 - 下流のシミュレーション信頼性を向上。

3. 技術・手法の肝は?

- 微分可能最適化パイプラインを中核とする。 - 接触グラフで空間依存関係を明示的にモデル化。 - 微分可能剛体シミュレーションを通じて物体姿勢と物理特性を共同で洗練。 - 単視点RGB-Dデータから物理的に一貫した3Dシーンを再構築。

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設定で広範に評価。 - 再構築シーンが高い物理的忠実度を達成。 - 実世界の接触ダイナミクスを忠実に再現。 - 安定で信頼性の高い接触リッチマニピュレーションを可能にすることを実証。

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。 - 関連手法として微分可能剛体シミュレーション、接触グラフ、Real-to-Sim、単視点3D再構築が挙げられる。

※ 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: Tianyi Xiang, Jiahang Cao, Sikai Guo, Guoyang Zhao, Andrew F. Luo, Jun Ma

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Reconstructing physically valid 3D scenes from single-view observations is a prerequisite for bridging the gap between visual perception and robotic control. However, in scenarios requiring precise contact reasoning, such as robotic manipulation in highly cluttered environments, geometric fidelity alone is insufficient. Standard perception pipelines often neglect physical constraints, resulting in invalid states, e.g., floating objects or severe inter-penetration, rendering downstream simulation unreliable. To address these limitations, we propose a novel physics-constrained Real-to-Sim pipeline that reconstructs physically consistent 3D scenes from single-view RGB-D data. Central to our approach is a differentiable optimization pipeline that explicitly models spatial dependencies via a contact graph, jointly refining object poses and physical properties through differentiable rigid-body simulation. Extensive evaluations in both simulation and real-world settings demonstrate that our reconstructed scenes achieve high physical fidelity and faithfully replicate real-world contact dynamics, enabling stable and reliable contact-rich manipulation.

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