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触覚arXiv:2606.15909

GeoTLM: 動的物体の接触運動方向推論のための幾何認識触覚言語モデル

GeoTLM: Geometry-aware Tactile-Language Models for Contact Motion Orientation Reasoning of Dynamic Objects

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触覚言語モデルが動的物体の回転や滑り方向の推論に弱い問題を解決するため、接触せん断場の幾何構造を保持する軽量な微分可能幾何表現(DGR)を導入したGeoTLMを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

GelSight Miniなどのtactile sensorから得られる触覚データを用い、動的物体の接触方向(回転方向や滑り方向)を推論するtactile-language model (TLM) であるGeoTLMを提案。従来のTLMは材料やテクスチャ認識には有効だが、回転・滑り方向の推論が苦手であるという問題に対処する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

SparshやAnyTouch2などの既存TLMは、GelSight Miniの触覚データからの基本的な回転方向推論で弱い性能を示す。GeoTLMは、物理に基づく幾何学的priorをTLMに注入することで、同一backboneと比較して新規物体の回転精度を+14.6%、実センサの滑り精度を+16.2%向上させた。

3. 技術・手法の肝は?

軽量(14kパラメータ)なDifferentiable Geometric Representation (DGR)を提案。DGRはshear fieldにおいてcontact-mask-guided representationを学習し、回転接触が反対称な変形パターンを生むという物理的直感に基づくantisymmetric seven-region poolingで集約する。言語レベル推論の前に触覚shear-field geometryを保持・構造化する。

4. どうやって有効だと検証した?

2つの代表タスク(回転方向推論と滑り方向推論)で実験。新規物体の回転精度と実センサの滑り精度を、幾何エンコーダなしの同一backboneと比較して評価した。

5. 議論はある?

要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

Sparsh, AnyTouch2, GelSight Mini

※ 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: Qiutian Li, Zinan Liu, Lin Wang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Modern tactile-language models (TLMs) have shown potential for robot learning tasks, such as material and texture recognition. However, for contact-rich scenarios, these TLMs struggle to understand the physical properties of dynamic objects, such as rotation and sliding directions. For instance, our preliminary experiments reveal that popular TLMs, such as Sparsh and AnyTouch2, exhibit weak performance on basic rotation direction reasoning from GelSight Mini tactile data. This surprising gap inspires us to explore a novel research question: Can we inject physically grounded geometric priors into TLMs to enable reliable contact orientation reasoning of dynamic object properties? To this end, we propose GeoTLM, a novel geometric representation-guided TLM for the perception of dynamic contact events. Our key idea is to preserve and structure tactile shear-field geometry before language-level reasoning, rather than forcing low-resolution tactile tokens into fragile closed-form physics operators. To achieve this, we propose a lightweight (only 14k parameters) yet novel Differentiable Geometric Representation (DGR). Specifically, DGR learns a contact-mask-guided representation in the shear field and aggregates it through an antisymmetric seven-region pooling design, motivated by the physical intuition that rotational contact produces antisymmetric deformation patterns. We conduct experiments on two representative tasks: rotation direction and sliding direction reasoning. Extensive experiments show that GeoTLM improves novel-object rotation accuracy by +14.6% and real-sensor sliding accuracy by +16.2% over the same backbone without the geometric encoder. Overall, our work paves a new way for physically grounded tactile-language reasoning, with strong potential for dynamic object understanding and contact-rich robotic manipulation.

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