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操作arXiv:2603.19201

OmniVTA: 接触を伴うロボット操作のための視覚-触覚世界モデル

OmniVTA: Visuo-Tactile World Modeling for Contact-Rich Robotic Manipulation

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接触を伴う操作タスクのために、大規模な視覚-触覚-行動データセットと、触覚信号を予測・閉ループ制御に活用する世界モデルベースのフレームワークを提案した論文。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 接触を伴うロボット操作のための視触覚世界モデルフレームワーク - 大規模視触覚行動データセット OmniViTac を構築 - 21,000+ trajectories、86 tasks、100+ objects - 6つの物理に基づく interaction patterns に分類 - データセット上に OmniVTA を提案 - 4つのモジュールを統合 - self-supervised tactile encoder - two-stream visuo-tactile world model - contact-aware fusion policy - 60Hz reflexive controller - 実ロボット実験で有効性と汎化を確認

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の視触覚操作研究の2つの制約を克服 - データセットが小規模かつタスク範囲が狭い - 触覚信号を受動的観測として扱い、接触ダイナミクスのモデル化や閉ループ制御に活用していない - 本研究の優位点 - 大規模で多様な OmniViTac を構築 - 触覚を能動的に用いて接触進展を予測し、閉ループ制御を実現 - 実ロボットで既存手法を上回り、未見物体・形状に汎化

3. 技術・手法の肝は?

- 4つの密結合モジュールからなる world-model-based フレームワーク - self-supervised tactile encoder - two-stream visuo-tactile world model - 短時間の接触進展を予測 - contact-aware fusion policy - 行動生成を担当 - 60Hz reflexive controller - 予測と観測の触覚信号のずれを閉ループで補正 - データセット OmniViTac を基盤として学習 - 6つの physics-grounded interaction patterns を包含

4. どうやって有効だと検証した?

- 実ロボット実験を実施 - 6つの interaction categories すべてで評価 - 既存手法と比較して OmniVTA が優位 - 未見物体および幾何学的配置への汎化を確認 - 予測的接触モデリングと高頻度触覚フィードバックの組み合わせの有効性を実証

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、データ収集の詳細な議論は記載されていない - 示唆される点 - 視覚だけでは不十分な接触力・摩擦変化・状態遷移の知覚に触覚が有効 - 予測的接触モデリングと高頻度触覚フィードバックの統合が重要

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 - 関連手法として以下が考えられる - visuo-tactile manipulation - world model - self-supervised tactile encoder - contact-aware fusion policy - reflexive controller - 同分野の定番として - vision-based manipulation - tactile sensing - model-based reinforcement learning - imitation learning

※ 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: Yuhang Zheng, Songen Gu, Yupeng Zheng, Weize Li, Yujie Zang, Shuai Tian, Xiang Li, Ce Hao, Chen Gao, Si Liu, Haoran Li, Yilun Chen, Shuicheng Yan, Wenchao Ding

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Contact-rich manipulation tasks, such as wiping and assembly, require accurate perception of contact forces, friction changes, and state transitions that cannot be reliably inferred from vision alone. Despite growing interest in visuo-tactile manipulation, progress is constrained by two persistent limitations: existing datasets are small in scale and narrow in task coverage, and current methods treat tactile signals as passive observations rather than using them to model contact dynamics or enable closed-loop control explicitly. In this paper, we present \textbf{OmniViTac}, a large-scale visuo-tactile-action dataset comprising $21{,}000+$ trajectories across $86$ tasks and $100+$ objects, organized into six physics-grounded interaction patterns. Building on this dataset, we propose \textbf{OmniVTA}, a world-model-based visuo-tactile manipulation framework that integrates four tightly coupled modules: a self-supervised tactile encoder, a two-stream visuo-tactile world model for predicting short-horizon contact evolution, a contact-aware fusion policy for action generation, and a 60Hz reflexive controller that corrects deviations between predicted and observed tactile signals in a closed loop. Real-robot experiments across all six interaction categories show that OmniVTA outperforms existing methods and generalizes well to unseen objects and geometric configurations, confirming the value of combining predictive contact modeling with high-frequency tactile feedback for contact-rich manipulation. All data, models, and code will be made publicly available on the project website at https://mrsecant.github.io/OmniVTA.

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