PhysHOI: Physics-Based Imitation of Dynamic Human-Object Interaction

要約

人間は常に物体と対話しています。
ヒューマノイドがヒューマン オブジェクト インタラクション (HOI) を学習できるようにすることは、将来のスマート アニメーションおよびインテリジェント ロボティクス システムにとって重要なステップです。
ただし、物理ベースの HOI の最近の進歩では、慎重に設計されたタスク固有の報酬が必要となるため、システムは拡張性がなく、労働集約的になっています。
この研究は、動的 HOI 模倣に焦点を当てています。つまり、運動学的な HOI デモンストレーションを模倣することで、ヒューマノイドの動的インタラクション スキルを教育します。
身体の部分とオブジェクト間の相互作用が複雑であり、動的な HOI データが欠如しているため、これは非常に困難です。
上記の問題を処理するために、タスク固有の報酬設計を行わない初の物理ベースの全身 HOI 模倣アプローチである PhysHOI を提案します。
人間と物体の運動学的な HOI 表現を除いて、身体部分と物体の間の接触関係を明示的にモデル化するために接触グラフを導入します。
コンタクト グラフ報酬も設計されており、これは HOI を正確に模倣するために重要であることが判明しました。
PhysHOI は、主要な設計に基づいて、事前知識がなくても、さまざまな HOI タスクを簡単かつ効果的に模倣できます。
この領域における動的な HOI シナリオの欠如を補うために、8 つの全身バスケットボール スキルを含む BallPlay データセットを導入します。
全身の把握やバスケットボールのスキルなど、さまざまな HOI タスクで PhysHOI を検証します。

要約(オリジナル)

Humans interact with objects all the time. Enabling a humanoid to learn human-object interaction (HOI) is a key step for future smart animation and intelligent robotics systems. However, recent progress in physics-based HOI requires carefully designed task-specific rewards, making the system unscalable and labor-intensive. This work focuses on dynamic HOI imitation: teaching humanoid dynamic interaction skills through imitating kinematic HOI demonstrations. It is quite challenging because of the complexity of the interaction between body parts and objects and the lack of dynamic HOI data. To handle the above issues, we present PhysHOI, the first physics-based whole-body HOI imitation approach without task-specific reward designs. Except for the kinematic HOI representations of humans and objects, we introduce the contact graph to model the contact relations between body parts and objects explicitly. A contact graph reward is also designed, which proved to be critical for precise HOI imitation. Based on the key designs, PhysHOI can imitate diverse HOI tasks simply yet effectively without prior knowledge. To make up for the lack of dynamic HOI scenarios in this area, we introduce the BallPlay dataset that contains eight whole-body basketball skills. We validate PhysHOI on diverse HOI tasks, including whole-body grasping and basketball skills.

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