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器用操作arXiv:2608.07045

C2Dex: 単眼ビデオからの接触整合的な器用操作の再構築とリターゲティング

C2Dex: Contact-Consistent Reconstruction and Retargeting for Dexterous Manipulation from Monocular Video

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単眼ビデオから器用なロボット操作のデモを転送する際、接触の安定性と物理的妥当性を保つフレームワークC2Dexを提案。物体側の安定接触を共有表現として、軌道の再構築と異なる手の形態へのリターゲティングを改善し、シミュレーションと実機で高い成功率を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

C2Dexは、単眼ビデオから器用なロボット操作のデモンストレーションを再構築し、異なるロボットハンドへ転移するためのフレームワークである。物体側の安定した接触を共有表現とし、再構築とリターゲティングの両方に利用する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来の単眼HOI再構築は時間的に不安定な接触や物理的に非妥当な相互作用を生じやすく、従来のリターゲティング手法は異なるハンド間でタスク関連の接触や局所的な相互作用形状を保持するのが困難だった。C2Dexは、物体側の安定接触を軌跡レベルの制約として再構築を導き、転移目標としても用いることで、これらの問題を解決する。

3. 技術・手法の肝は?

手法の核は、正準物体空間でノイズの多いフレーム単位の観測を集約して安定した物体側接触を復元することである。これらの接触は、(1)再構築を時間的に一貫し物理的に妥当な軌跡へ導く制約、(2)Laplacian相互作用最適化による局所的な手と物体の形状保持を伴う明示的な転移目標、として機能する。さらに、残差強化学習がシミュレーション内で軌跡を洗練する。

4. どうやって有効だと検証した?

DexYCBとTACOデータセットで評価し、エンドツーエンドの軌跡成功率がそれぞれ57.78%と26.67%を達成し、同一評価基準で最強のベースライン(17.78%と10.00%)を大幅に上回った。さらに、実ロボットでのリプレイ実験により、多様な接触リッチな操作タスクでの物理的実現可能性を示した。

5. 議論はある?

要旨からは、限界や議論についての詳細は不明。ただし、成功率がまだ100%に達していないことから、複雑な操作や一般化には課題が残る可能性が示唆されるが、具体的な議論は要旨に記載されていない。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照されているデータセットはDexYCBとTACOであり、関連手法としては単眼HOI再構築やリターゲティングの既存研究が挙げられる。具体的な論文名は不明だが、これらの分野の定番論文を読むことが推奨される。

※ 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: Jie Ren, Zhehao Jiang, Yinhong Yang, Haorui Jia, Han Jiang, Ben Li, Yao Yao, Cheng Lin, Qiu Shen, Zhenshan Bing, Xiao-Xiao Long, Xun Cao

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

High-quality demonstrations for dexterous robot manipulation are costly and difficult to collect, whereas monocular human videos provide a scalable source of diverse manipulation behaviors. However, transferring such demonstrations to dexterous robots remains challenging: monocular hand-object interaction (HOI) reconstruction often produces temporally unstable contacts and physically implausible interactions, while conventional retargeting methods struggle to preserve task-relevant contacts and local interaction geometry across different hand embodiments. We present C2Dex, a video-to-dexterous-manipulation framework built around a shared interaction representation: stable object-side contacts recovered by aggregating noisy frame-wise observations in the canonical object space. These stable contacts serve a dual role: as trajectory-level constraints that guide reconstruction toward temporally coherent and physically plausible human HOI trajectories, and as explicit transfer targets for the dexterous hand, where Laplacian interaction optimization preserves the local hand-object geometry across embodiments and residual reinforcement learning refines the trajectory in simulation. Experiments on DexYCB and TACO show that C2Dex achieves end-to-end trajectory success rates of 57.78% and 26.67%, respectively, substantially outperforming the strongest baselines (17.78% and 10.00%) under identical evaluation criteria. Real-robot replay experiments further demonstrate physical feasibility across diverse contact-rich manipulation tasks. Project page: https://k-jie.github.io/C2Dex/

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