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sim2realarXiv:2610.28880

単眼RGB動画から意味的に拡張したロボット学習データを生成するReal2Sem2Real

Real2Sem2Real: 3D Semantic Augmentations for Robot Learning from a Single Human RGB Demonstration

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人間の単眼RGB実演動画1本から、カテゴリ内の多様な物体インスタンスに対する数千件のロボット実演データを生成するパイプラインを提案し、実機2台・4タスクでテレオペデータに匹敵するVLAポリシーを実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 単眼RGBの人間デモ動画1本から、カテゴリ内の意味的に異なる物体インスタンスに対する数千件のロボットデモを生成するreal-to-semantic-to-realパイプライン「Real2Sem2Real (R2Sem2R)」。 - 人間動画を入力とし、物体のSE(3)姿勢追跡、意味的アラインメント、把持マッピングを経て、IsaacSimまたはMuJoCoでロボットデモを生成する。 - 生成データでvision-language-action policyを学習し、実ロボット2台・4タスクで評価する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法はdepth sensingを必要としたり、ロボットを2D動画に重ねたり、デモ対象物体のみのデータしか生成できなかった。 - R2Sem2Rは単眼RGB動画のみを入力とし、カテゴリの意味的物体インスタンス全体にわたるデモを生成できる。 - 物体姿勢追跡ではDINOv3-distilled Gaussian splatsを用い、既存手法およびestimated metric depthを用いたFoundationPoseを上回る。

3. 技術・手法の肝は?

- DINOv3-distilled Gaussian splatsで各物体のSE(3)姿勢を追跡する。 - 1枚または数枚の写真から生成したdigital cousinsを、物体全体および対象物体の機能領域(例: coffee machineのtray)のsemantic alignmentでデモ物体に位置合わせする。 - 人間の手を実行可能なロボット把持に対応付け、cousinsへ拡張する。 - デモはIsaacSim(photorealistic rendering)またはMuJoCo(contact physics)で生成する。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実ロボット2台・4タスクで、各タスク1本の人間動画から生成したデータでvision-language-action policyを学習した。 - 多様な物体インスタンスにおいて、本データで学習したpolicyがteleoperationで学習したpolicyと同等以上であることを示した。 - 約2時間で2,000件以上のepisodeを生成可能と報告している。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(具体的な限界や失敗事例、議論の詳細は記述されていない)。

6. 次に読むべき論文は?

- FoundationPose(比較対象の姿勢推定手法) - DINOv3-distilled Gaussian splats(関連する姿勢追跡手法) - IsaacSimおよびMuJoCo(デモ生成に用いるシミュレータ) - vision-language-action policy(学習対象のポリシー) - teleoperationによるデータ収集(比較対象)

※ 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: Matthew Strong, Ankush K. Dhawan, Julien Poffet, Giuse Pham, Jinho So, Monroe Kennedy

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Human video scales easily and does not need robot hardware, but existing methods require depth sensing, overlay the robot onto 2D video, or generate data only for the demonstrated objects. We present Real2Sem2Real (R2Sem2R), a real-to-semantic-to-real pipeline that turns one monocular RGB video of a human demonstration into thousands of robot demonstrations across the semantic object instances of a category. R2Sem2R tracks the SE(3) pose of each object with DINOv3-distilled Gaussian splats, outperforming existing methods and FoundationPose with estimated metric depth. R2Sem2R then aligns digital cousins, each generated from one or a few photographs, to the demonstrated objects with a semantic alignment. This alignment matches whole objects and the functional regions of target objects, such as a coffee machine's tray. R2Sem2R maps the human hand to a feasible robot grasp that extends to the cousins. Robot demonstrations are generated either in IsaacSim, for photorealistic rendering, or MuJoCo, for contact physics, and R2Sem2R can generate over 2,000 episodes in about two hours. On two real robots and four tasks, we train a vision-language-action policy on data from one human video per task, and policies trained on our data match or exceed policies trained on teleoperation across diverse object instances. The project page is available at https://real2sem2real.github.io/.

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