We present a differentiable pipeline for simulating the motion of objects that represent their geometry as a continuous density field parameterized as a deep network. This includes Neural Radiance Fields (NeRFs), and other related models. From the density field, we estimate the dynamical properties of the object, including its mass, center of mass, and inertia matrix. We then introduce a differentiable contact model based on the density field for computing normal and friction forces resulting from collisions. This allows a robot to autonomously build object models that are visually and \emph{dynamically} accurate from still images and videos of objects in motion. The resulting Dynamics-Augmented Neural Objects (DANOs) are simulated with an existing differentiable simulation engine, Dojo, interacting with other standard simulation objects, such as spheres, planes, and robots specified as URDFs. A robot can use this simulation to optimize grasps and manipulation trajectories of neural objects, or to improve the neural object models through gradient-based real-to-simulation transfer. We demonstrate the pipeline to learn the coefficient of friction of a bar of soap from a real video of the soap sliding on a table. We also learn the coefficient of friction and mass of a Stanford bunny through interactions with a Panda robot arm from synthetic data, and we optimize trajectories in simulation for the Panda arm to push the bunny to a goal location.
翻译:我们展示了一个不同的管道,用来模拟那些代表其几何的物体的动作,作为连续密度场的连续密度场域参数,作为深网络的连续密度参数。这包括神经辐射场(NeRFs)和其他相关模型。我们从密度字段中估计该物体的动态特性,包括质量、质量中心和惯性矩阵。然后我们根据密度字段推出一个不同的接触模型,用于计算碰撞产生的正常和摩擦力力力。这允许机器人自主地构建那些从静止图像和动态物体视频中准确的视觉和运动物体模型。由此产生的动态-增强神经物体(DaNOs)是用现有的不同模拟引擎模拟的。我们从密度字段、质量和摩擦等其它标准模拟物体的动态特性进行模拟。一个机器人可以使用这种模拟来优化对神经物体的捕捉和操纵轨迹,或者通过基于梯度的实际模拟转移来改进神经物体模型模型模型。我们展示了一个管道,以便从一个可变动的机动的机动的机动模型,从一个压的机动的机动模型到一个压的机动的机动模型的模型的模型,我们从一个模型的机动的机动的机动的机动的机动模型,从一个模型的机动的机动的机动的机动的模型,从一个模型的模型的模型的模型到一个模型,从一个模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型到一个模型的模型的模型的模型,从一个模型的模型的模型的模型的模型,从一个方向的模型,从一个方向的模型,从一个通过一个方向学到一个通过一个模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型,从一个方向的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的</s>