A Smooth Analytical Formulation of Collision Detection and Rigid Body Dynamics With Contact

要約

接触程度の設定でインテリジェントなロボットの動作を生成することは、Zeroth-Orderメソッドが現在勝っている研究問題です。
このような方法の成功への主な貢献者は、接触相互作用の特徴である非滑らかで不連続な最適化状況に直面した堅牢性ですが、ゼロオーダーの方法は計算的に非効率的なままです。
したがって、一次および2次情報（つまり、グラデーションとヘシアン）を使用することでさらに効率を達成できる、接触豊富な設定で知覚、計画、制御の方法を開発することが望ましい。
これを容易にするために、既存の微分可能なシミュレーションアプローチと比較して、次の利点を提供する衝突検出と接触モデリングの共同定式化を提示します。
iii）そのランタイムは、連絡先の数とは無関係です。
シミュレーション実験を通じて、提案された定式化の妥当性は、インテリジェントな接触豊富な動作を生成するための効率的な方法の将来の開発を促進できる「推論のための物理学」として実証します。

要約(オリジナル)

Generating intelligent robot behavior in contact-rich settings is a research problem where zeroth-order methods currently prevail. A major contributor to the success of such methods is their robustness in the face of non-smooth and discontinuous optimization landscapes that are characteristic of contact interactions, yet zeroth-order methods remain computationally inefficient. It is therefore desirable to develop methods for perception, planning and control in contact-rich settings that can achieve further efficiency by making use of first and second order information (i.e., gradients and Hessians). To facilitate this, we present a joint formulation of collision detection and contact modelling which, compared to existing differentiable simulation approaches, provides the following benefits: i) it results in forward and inverse dynamics that are entirely analytical (i.e. do not require solving optimization or root-finding problems with iterative methods) and smooth (i.e. twice differentiable), ii) it supports arbitrary collision geometries without needing a convex decomposition, and iii) its runtime is independent of the number of contacts. Through simulation experiments, we demonstrate the validity of the proposed formulation as a ‘physics for inference’ that can facilitate future development of efficient methods to generate intelligent contact-rich behavior.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google