Being able to reproduce physical phenomena ranging from light interaction to contact mechanics, simulators are becoming increasingly useful in more and more application domains where real-world interaction or labeled data are difficult to obtain. Despite recent progress, significant human effort is needed to configure simulators to accurately reproduce real-world behavior. We introduce a pipeline that combines inverse rendering with differentiable simulation to create digital twins of real-world articulated mechanisms from depth or RGB videos. Our approach automatically discovers joint types and estimates their kinematic parameters, while the dynamic properties of the overall mechanism are tuned to attain physically accurate simulations. Control policies optimized in our derived simulation transfer successfully back to the original system, as we demonstrate on a simulated system. Further, our approach accurately reconstructs the kinematic tree of an articulated mechanism being manipulated by a robot, and highly nonlinear dynamics of a real-world coupled pendulum mechanism. Website: https://eric-heiden.github.io/video2sim


翻译:模拟器能够复制从光互动到接触机械学等物理现象,在越来越多的难以获得真实世界互动或标签数据的应用领域,模拟器正在变得日益有用。尽管最近取得了进展,但需要大量人力来配置模拟器以准确复制真实世界行为。我们引入了一条管道,将不同的模拟与不同的模拟结合起来,从深度或RGB视频中创造真实世界表达机制的数字双胞胎。我们的方法自动发现联合类型并估计其运动参数,同时对整个机制的动态特性进行调整,以获得物理准确的模拟。控制政策在我们衍生的模拟转换中得到了优化,成功地回到了原始系统,我们在模拟系统上展示了这一点。此外,我们的方法准确地重建了正在由机器人操纵的清晰机制的动态树,以及现实世界连接的笔迹机制的高度非线性动态。网站:https://eric-heiden.github.io/telvia2sim。

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