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器用操作arXiv:2604.11138

ViserDex: 頑健な器用な手内回転のための視覚的シミュレーションから実世界への転移

ViserDex: Visual Sim-to-Real for Robust Dexterous In-hand Reorientation

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単眼RGBカメラを用いた手内物体回転のためのシミュレーションから実世界への転移フレームワークを提案し、3Dガウシアンスプラッティングによる視覚的ドメインランダマイゼーションでポーズ推定と操作ポリシーを訓練する。

詳しい要約

1. どんなもの?

単眼RGBカメラによる多指ハンドのin-hand object reorientationを実現するsim-to-realフレームワーク。3D Gaussian Splatting (3DGS) を統合し、視覚的なsim-to-realギャップを橋渡しする。物体pose推定と操作policyをconsumer-grade hardwareで独立に学習可能。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

既存のRGBベースpose trackingはmulti-camera setupsや高コストなray tracingに依存していた。本研究は単眼RGBで、3DGSのGaussian表現空間でdomain randomizationを行うことでphotorealisticなランダム化視覚データを生成し、従来のrenderingデータより挑戦的な視覚環境で優れるpose estimatorを実現。

3. 技術・手法の肝は?

- 3D Gaussian Splatting (3DGS) を視覚sim-to-realに統合 - Gaussian表現空間で物理的に整合したpre-rendering augmentationsを適用しdomain randomization - 物体pose推定用のphotorealisticでランダム化された視覚データを生成 - 操作policyはcurriculum-based reinforcement learningとteacher-student distillationで学習 - 知覚と制御モデルをconsumer-grade hardwareで独立に学習可能

4. どうやって有効だと検証した?

- 3DGSデータで学習したpose estimatorが従来のrenderingデータ学習より挑戦的な視覚環境で優れることを実験で示す - RGBカメラ搭載のphysical multi-fingered handでシステムを検証 - 挑戦的な照明条件下でも5つの多様な物体のrobust reorientationを実証

5. 議論はある?

Gaussian splattingがRGBのみのdexterous manipulationへの実用的な道筋であることを結果が示唆。詳細な議論や限界は要旨からは不明。

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3D Gaussian Splatting (3DGS)、domain randomization、teacher-student distillation、curriculum-based reinforcement learning、in-hand object reorientationの既存研究が挙げられる。

※ 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: Arjun Bhardwaj, Maximum Wilder-Smith, Mayank Mittal, Vaishakh Patil, Marco Hutter

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

In-hand object reorientation requires precise estimation of the object pose to handle complex task dynamics. While RGB sensing offers rich semantic cues for pose tracking, existing solutions rely on multi-camera setups or costly ray tracing. We present a sim-to-real framework for monocular RGB in-hand reorientation that integrates 3D Gaussian Splatting (3DGS) to bridge the visual sim-to-real gap. Our key insight is performing domain randomization in the Gaussian representation space: by applying physically consistent, pre-rendering augmentations to 3D Gaussians, we generate photorealistic, randomized visual data for object pose estimation. The manipulation policy is trained using curriculum-based reinforcement learning with teacher-student distillation, enabling efficient learning of complex behaviors. Importantly, both perception and control models can be trained independently on consumer-grade hardware, eliminating the need for large compute clusters. Experiments show that the pose estimator trained with 3DGS data outperforms those trained using conventional rendering data in challenging visual environments. We validate the system on a physical multi-fingered hand equipped with an RGB camera, demonstrating robust reorientation of five diverse objects even under challenging lighting conditions. Our results highlight Gaussian splatting as a practical path for RGB-only dexterous manipulation. For videos of the hardware deployments and additional supplementary materials, please refer to the project website: https://rffr.leggedrobotics.com/works/viserdex/

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