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[交流] Franka RoboSplat:仅需一次演示,即实现六类任务泛化!

采集真实训练数据难度大、成本高、速度慢?由多家顶级研究机构联合研发的“RoboSplat”应运而生。该项目采用“3D高斯投影(3D Gaussian Splatting)”技术,通过仅一次的现实演示,即可生成多样化且真实的训练数据,从而使机器人能够“一次性泛化”到不同任务、物体、视角和平台!

相较于传统二维数据增强方法平均57.2%的成功率,RoboSplat在六类真实泛化场景任务中的成功率高达87.8%!

Franka Robotics正加速推进sim2real(模拟到现实)数据闭环建设,致力于赋能新一代智能机器人!

Franka RoboSplat 是一种基于 Franka Research 3 机械臂的机器人操控技术,它通过 3D 高斯溅射技术,仅需一次专家演示即可实现六类任务泛化。以下是该技术的详细介绍:

核心技术:

3D 高斯溅射重建:利用多视角图像实现高保真场景重建,构建包含机械臂、物体、环境的三维场景。
六维度数据增强:基于原始演示,生成包含新物体、新光照、新视角等场景的虚拟演示数据。

实现过程:

数据采集:使用 Franka Research 3 机械臂完成一次专家演示,同步采集多视角 RGB 图像、关节轨迹数据。
场景重建与预处理:通过 COLMAP 稀疏重建 + 3DGS 密集高斯生成,构建三维场景,并利用 Grounded-SAM 分割物体高斯与机械臂链接高斯,实现场景组件解耦。
策略训练:使用增强后的 5000 + 演示数据训练视觉运动策略,输入为渲染图像,输出为机械臂关节控制指令。

泛化能力:

物体姿态泛化:成功处理专家轨迹中未出现的堆叠、悬空等复杂场景。
光照条件泛化:通过光照增强技术,生成不同光照条件下的虚拟演示数据。
相机视角泛化:随机轨道半径、俯仰、偏航,模拟各种相机视角。
物体类型泛化:通过 3D 高斯替换技术,改变物体类型。
场景外观泛化:通过 3D 高斯替换技术,改变场景外观。
机器人实体泛化:通过 3D 高斯替换技术,改变机器人实体。

实验验证:

实验配置:一台 Franka Research 3 机械臂和两台 RealSense D435i 摄像头。
任务设计:设计了五个操作任务用于现实世界的评估,包括拾取物体、关闭抽屉、拾取-放置-关闭、双重拾取-放置和清扫。
-性能表现:RoboSplat 生成的演示数据在规模扩展时展现出显著优势,1800 个生成演示可将成功率提升至 94.7%,显著超越同等规模真实数据。

优势与应用:

数据采集成本低:将传统需要数百次演示的数据采集成本,压缩至单次高效采集加智能增强的模式。
泛化能力强:在六类任务泛化场景中表现出色,为工业机器人训练提供了全新范式。

Franka RoboSplat 技术通过创新的数据增强方法和高效的场景重建技术,显著提升了机器人在复杂环境下的操作能力和泛化能力,为机器人操控领域带来了新的突破。
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