Taccel: Scaling Up Vision-based Tactile Robotics via High-performance GPU Simulation

要約

触覚センシングは、操作タスクで人間レベルのロボット機能を達成するために重要です。
VBTSは有望なソリューションとして浮上しており、弾性ゲルパッドのカメラで飼育された変形パターンを介して接触を検知することにより、高い空間分解能と費用対効果を提供します。
ただし、これらのセンサーの複雑な物理的特性と視覚的な信号処理要件は、ロボットアプリケーションの独自の課題を示しています。
VBTの効率的で正確なシミュレーションツールの欠如により、触覚ロボット研究の規模と範囲が大幅に制限されています。
ここでは、IPCとABDをロボット、触覚センサー、オブジェクトを精度と前例のない速度の両方でモデル化する高性能シミュレーションプラットフォームであるTaccelを提示し、数千の並列環境でリアルタイムで18倍の加速を達成します。
並列化が制限されたサブリアルタイム速度で動作する以前のシミュレーターとは異なり、Taccelは正確な物理シミュレーションと現実的な触覚信号を提供し、ユーザーフレンドリーなAPIを通じて柔軟なロボットセンサー構成をサポートします。
オブジェクト認識、ロボット把握、および明確なオブジェクト操作の広範な検証を通じて、正確なシミュレーションとSIMからリアルへの転送の成功を示します。
これらの機能は、Taccelを触覚ロボティクスの研究開発を拡大するための強力なツールとして位置付けています。
大規模なシミュレーションと触覚センシングを使用した実験を可能にすることにより、Taccelはより有能なロボットシステムの開発を加速し、ロボットが物理的環境との相互作用と理解を潜在的に変換する可能性があります。

要約(オリジナル)

Tactile sensing is crucial for achieving human-level robotic capabilities in manipulation tasks. VBTSs have emerged as a promising solution, offering high spatial resolution and cost-effectiveness by sensing contact through camera-captured deformation patterns of elastic gel pads. However, these sensors’ complex physical characteristics and visual signal processing requirements present unique challenges for robotic applications. The lack of efficient and accurate simulation tools for VBTS has significantly limited the scale and scope of tactile robotics research. Here we present Taccel, a high-performance simulation platform that integrates IPC and ABD to model robots, tactile sensors, and objects with both accuracy and unprecedented speed, achieving an 18-fold acceleration over real-time across thousands of parallel environments. Unlike previous simulators that operate at sub-real-time speeds with limited parallelization, Taccel provides precise physics simulation and realistic tactile signals while supporting flexible robot-sensor configurations through user-friendly APIs. Through extensive validation in object recognition, robotic grasping, and articulated object manipulation, we demonstrate precise simulation and successful sim-to-real transfer. These capabilities position Taccel as a powerful tool for scaling up tactile robotics research and development. By enabling large-scale simulation and experimentation with tactile sensing, Taccel accelerates the development of more capable robotic systems, potentially transforming how robots interact with and understand their physical environment.

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