HydroelasticTouch: Simulation of Tactile Sensors with Hydroelastic Contact Surfaces

要約

安価で高解像度の触覚センサーの開発における最近の進歩のおかげで、接触の多いロボット操作タスクではタッチ センシングが一般的になりました。
データ駆動型手法の急増とその大量のデータセットの要件に伴い、現実世界のデータ収集の制限を克服するために、触覚研究コミュニティでは触覚センサーをシミュレートするいくつかの手法が登場しています。
これらのシミュレーション アプローチは、高速だが不正確な (ソフト) 点接触モデルと、低速だが正確な有限要素モデリングの 2 つの主なカテゴリに分類できます。
この研究では、水弾性接触モデルを使用して圧力ベースの触覚センサーをシミュレートする新しいアプローチを紹介します。これは、合理的な計算コストで高度な物理的リアリズムを提供します。
このモデルは、凸面でない接触面でも、ソフトからソフトへの接触、およびソフトからリジッドへの接触に対して滑らかな接触力を生成します。
圧力値は接触面の各点で近似され、統合してセンサー出力を計算できます。
物体状態推定のためのモデルのゼロショット sim-to-real 転送を実行することにより、実世界の触覚データを合成するモデルの能力を検証します。
私たちのシミュレーションは、オープンソースの MuJoCo ベースのシミュレーターへのプラグインとして利用できます。

要約(オリジナル)

Thanks to recent advancements in the development of inexpensive, high-resolution tactile sensors, touch sensing has become popular in contact-rich robotic manipulation tasks. With the surge of data-driven methods and their requirement for substantial datasets, several methods of simulating tactile sensors have emerged in the tactile research community to overcome real-world data collection limitations. These simulation approaches can be split into two main categories: fast but inaccurate (soft) point-contact models and slow but accurate finite element modeling. In this work, we present a novel approach to simulating pressure-based tactile sensors using the hydroelastic contact model, which provides a high degree of physical realism at a reasonable computational cost. This model produces smooth contact forces for soft-to-soft and soft-to-rigid contacts along even non-convex contact surfaces. Pressure values are approximated at each point of the contact surface and can be integrated to calculate sensor outputs. We validate our models’ capacity to synthesize real-world tactile data by conducting zero-shot sim-to-real transfer of a model for object state estimation. Our simulation is available as a plug-in to our open-source, MuJoCo-based simulator.

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