FORGE: キーポイント軌道推論による機能的ツール使用の汎化
FORGE: Towards Functional Tool-Use Generalization via Keypoint Trajectory Reasoning
ロボットが未知の道具でも同じ機能を果たせるよう、キーポイント軌道を中間表現として用いる2段階ポリシーを提案し、シミュレーションと実世界で成功率を2倍以上に向上させた。
著者: Chuhao Zhou, Liquan Wang, Shuxin Cao, Xiangyu Chen, Yuxuan Hu, Boyu Ma, Animesh Garg, Jianfei Yang
分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV
原文アブストラクト
While humans readily repurpose a book, a stone, or a shoe to drive a nail, robots trained on specific tools fail to transfer the same function to novel ones -- a gap we formalize as functional generalization. Such tools share a common functional intent that is visually recognizable, yet this perceptual similarity does not carry over to action space, where each tool demands an entirely different motor pattern. To bridge this gap, we explore intermediate representations including affordance images, human video prompts, and 2D keypoint trajectories, finding that keypoint trajectories best balance functional expressiveness and action groundability. Building on this, we propose FunctiOnal Reasoning and Grounded Execution (FORGE), a two-stage policy that decouples functional reasoning from action execution: predicting generalizable keypoint trajectories from action-free data, then grounding them into robot actions with limited demonstrations. On a seven-tool hitting-function benchmark, FORGE consistently outperforms state-of-the-art methods on unseen tools in both simulation and the real world, achieving over 2X improvement in average success rate.
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