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シミュレーション/データ生成arXiv:2603.18811

V-Dreamer: ビデオ生成事前知識によるロボットシミュレーションと軌道合成の自動化

V-Dreamer: Automating Robotic Simulation and Trajectory Synthesis via Video Generation Priors

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自然言語の指示から、シミュレーション可能な3D環境と実行可能なロボット軌道を自動生成するフレームワークを提案。ビデオ生成モデルを動作の事前知識として活用し、シミュレーションから実世界への転移を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自然言語指示からロボットの操作環境と専門家軌道を自動生成するフレームワーク - 大規模言語モデルと3D生成モデルで物理的に接地した3Dシーンを構築 - ビデオ生成モデルを運動事前分布として活用し、実行可能なロボット軌道を合成 - 模倣学習ポリシーを訓練し、シミュレーションから実世界への転移を実現

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のシミュレータは固定アセットライブラリと手動ヒューリスティクスに制約 - 実世界データ収集は高コスト - V-Dreamerは完全自動でオープン語彙の操作環境と軌道を生成 - 手動介入なしで高い視覚的多様性と物理的忠実性を実現

3. 技術・手法の肝は?

- 大規模言語モデルと3D生成モデルで物理的に接地した3Dシーンを構築 - 幾何学的制約で検証し、安定で衝突のないレイアウトを保証 - ビデオ生成モデルを運動事前分布として利用 - CoTracker3とVGGTを用いたSim-to-Gen視覚運動アラインメントモジュールで軌道に変換

4. どうやって有効だと検証した?

- 合成軌道で模倣学習ポリシーを訓練 - Piperロボットアームを用いたテーブルトップ操作タスクで評価 - シミュレーションで未見物体への汎化を実証 - 実世界の新規物体操作に成功し、sim-to-real転移を達成

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CoTracker3、VGGT、大規模言語モデル、3D生成モデル、ビデオ生成モデルが挙げられる - 同分野の定番として模倣学習、sim-to-real転移、ロボット操作の研究が考えられる

※ 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: Songjia He, Zixuan Chen, Hongyu Ding, Dian Shao, Jieqi Shi, Chenxu Li, Jing Huo, Yang Gao

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Training generalist robots demands large-scale, diverse manipulation data, yet real-world collection is prohibitively expensive, and existing simulators are often constrained by fixed asset libraries and manual heuristics. To bridge this gap, we present V-Dreamer, a fully automated framework that generates open-vocabulary, simulation-ready manipulation environments and executable expert trajectories directly from natural language instructions. V-Dreamer employs a novel generative pipeline that constructs physically grounded 3D scenes using large language models and 3D generative models, validated by geometric constraints to ensure stable, collision-free layouts. Crucially, for behavior synthesis, we leverage video generation models as rich motion priors. These visual predictions are then mapped into executable robot trajectories via a robust Sim-to-Gen visual-kinematic alignment module utilizing CoTracker3 and VGGT. This pipeline supports high visual diversity and physical fidelity without manual intervention. To evaluate the generated data, we train imitation learning policies on synthesized trajectories encompassing diverse object and environment variations. Extensive evaluations on tabletop manipulation tasks using the Piper robotic arm demonstrate that our policies robustly generalize to unseen objects in simulation and achieve effective sim-to-real transfer, successfully manipulating novel real-world objects.

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