2022-02-21
我们构建了一个系统，可以通过自己的手展示动作，使任何人都可以控制机器人手和手臂。机器人通过单个RGB摄像机观察人类操作员，并实时模仿其动作。人的手和机器人的手在形状，大小和关节结构上有所不同，并且从单个未校准的相机进行这种翻译是一个高度不受约束的问题。此外，重新定位的轨迹必须有效地在物理机器人上执行任务，这要求它们在时间上平稳且没有自我收集。我们的关键见解是，虽然配对的人类机器人对应数据的收集价格昂贵，但互联网包含大量丰富而多样的人类手视频的语料库。我们利用这些数据来训练一个理解人手并将人类视频流重新定位的系统训练到机器人手臂轨迹中，该轨迹是平稳，迅速，安全和语义上与指导演示的相似的系统。我们证明，它使以前未经训练的人能够在各种灵巧的操纵任务上进行机器人的态度。我们的低成本，无手套，无标记的远程遥控系统使机器人教学更容易访问，我们希望它可以帮助机器人学习在现实世界中自主行动。视频https://robotic-telekinesis.github.io/
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To build general robotic agents that can operate in many environments, it is often imperative for the robot to collect experience in the real world. However, this is often not feasible due to safety, time, and hardware restrictions. We thus propose leveraging the next best thing as real-world experience: internet videos of humans using their hands. Visual priors, such as visual features, are often learned from videos, but we believe that more information from videos can be utilized as a stronger prior. We build a learning algorithm, VideoDex, that leverages visual, action, and physical priors from human video datasets to guide robot behavior. These actions and physical priors in the neural network dictate the typical human behavior for a particular robot task. We test our approach on a robot arm and dexterous hand-based system and show strong results on various manipulation tasks, outperforming various state-of-the-art methods. Videos at https://video-dex.github.io
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培训视频中人类姿势估计的最先进模型需要具有很难获得的注释的数据集。尽管最近已将变压器用于身体姿势序列建模，但相关方法依靠伪地真相来增强目前有限的培训数据可用于学习此类模型。在本文中，我们介绍了Posebert，Posebert是一个通过掩盖建模对3D运动捕获（MOCAP）数据进行全面训练的变压器模块。它是简单，通用和通用的，因为它可以插入任何基于图像的模型的顶部，以在基于视频的模型中使用时间信息。我们展示了Posebert的变体，不同的输入从3D骨骼关键点到全身或仅仅是手（Mano）的3D参数模型的旋转。由于Posebert培训是任务不可知论的，因此该模型可以应用于姿势细化，未来的姿势预测或运动完成等几个任务。我们的实验结果验证了在各种最新姿势估计方法之上添加Posebert始终提高其性能，而其低计算成本使我们能够在实时演示中使用它，以通过A的机器人手使机器人手通过摄像头。可以在https://github.com/naver/posebert上获得测试代码和型号。
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2021-08-12
虽然对理解计算机视觉中的手对象交互进行了重大进展，但机器人执行复杂的灵巧操纵仍然非常具有挑战性。在本文中，我们提出了一种新的平台和管道DEXMV（来自视频的Dexerous操纵）以进行模仿学习。我们设计了一个平台：（i）具有多指机器人手和（ii）计算机视觉系统的复杂灵巧操纵任务的仿真系统，以记录进行相同任务的人类手的大规模示范。在我们的小说管道中，我们从视频中提取3D手和对象姿势，并提出了一种新颖的演示翻译方法，将人类运动转换为机器人示范。然后，我们将多个仿制学习算法与演示进行应用。我们表明，示威活动确实可以通过大幅度提高机器人学习，并解决独自增强学习无法解决的复杂任务。具有视频的项目页面：https://yzqin.github.io/dexmv
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在本文中，我们介绍一种方法来自动重建与来自单个RGB视频相互作用的人的3D运动。我们的方法估计人的3D与物体姿势，接触位置和施加在人体上的接触力的姿势。这项工作的主要贡献是三倍。首先，我们介绍一种通过建模触点和相互作用的动态来联合估计人与人的运动和致动力的方法。这是一个大规模的轨迹优化问题。其次，我们开发一种方法来从输入视频自动识别，从输入视频中识别人和物体或地面之间的2D位置和时序，从而显着简化了优化的复杂性。第三，我们在最近的视频+ Mocap数据集上验证了捕获典型的Parkour行动的方法，并在互联网视频的新数据集上展示其表现，显示人们在不受约束的环境中操纵各种工具。
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Input Reconstruction Side and top down view Part Segmentation Input Reconstruction Side and top down view Part Segmentation Figure 1: Human Mesh Recovery (HMR): End-to-end adversarial learning of human pose and shape. We describe a real time framework for recovering the 3D joint angles and shape of the body from a single RGB image. The first two rowsshow results from our model trained with some 2D-to-3D supervision, the bottom row shows results from a model that is trained in a fully weakly-supervised manner without using any paired 2D-to-3D supervision. We infer the full 3D body even in case of occlusions and truncations. Note that we capture head and limb orientations.
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大多数实时人类姿势估计方法都基于检测接头位置。使用检测到的关节位置，可以计算偏差和肢体的俯仰。然而，由于这种旋转轴仍然不观察，因此不能计算沿着肢体沿着肢体至关重要的曲折，这对于诸如体育分析和计算机动画至关重要。在本文中，我们引入了方向关键点，一种用于估计骨骼关节的全位置和旋转的新方法，仅使用单帧RGB图像。灵感来自Motion-Capture Systems如何使用一组点标记来估计全骨骼旋转，我们的方法使用虚拟标记来生成足够的信息，以便准确地推断使用简单的后处理。旋转预测改善了接头角度最佳报告的平均误差48％，并且在15个骨骼旋转中实现了93％的精度。该方法还通过MPJPE在原理数据集上测量，通过MPJPE测量，该方法还改善了当前的最新结果14％，并概括为野外数据集。
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用机器人手操纵物体是一项复杂的任务。不仅需要协调手指，而且机器人最终效应器的姿势也需要协调。使用人类的运动演示是指导机器人行为的直观和数据效率的方式。我们提出了一个具有自动实施例映射的模块化框架，以将记录的人体运动转移到机器人系统中。在这项工作中，我们使用运动捕获来记录人类运动。我们在八项具有挑战性的任务上评估了我们的方法，其中机器人手需要掌握和操纵可变形或小且脆弱的物体。我们测试了模拟和实际机器人中的轨迹子集，并且整体成功率是一致的。
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由于其许多潜在应用，从视频中估算人类运动是一个活跃的研究领域。大多数最先进的方法可以预测单个图像的人类形状和姿势估计，并且不利用视频中可用的时间信息。许多“野生”运动序列被移动的摄像机捕获，这为估计增加了混合的摄像头和人类运动的并发症。因此，我们介绍了Bodyslam，这是一种单眼大满贯系统，共同估计人体的位置，形状和姿势以及摄像机轨迹。我们还引入了一种新型的人类运动模型，以限制顺序身体姿势并观察场景的规模。通过通过移动的单眼相机捕获的人类运动的视频序列进行的一系列实验，我们证明了Bodyslam与单独估计这些估计相比，可以改善所有人体参数和相机的估计。
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Figure 1: A five-fingered humanoid hand trained with reinforcement learning manipulating a block from an initial configuration to a goal configuration using vision for sensing.
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人类性能捕获是一种非常重要的计算机视觉问题，在电影制作和虚拟/增强现实中具有许多应用。许多以前的性能捕获方法需要昂贵的多视图设置，或者没有恢复具有帧到帧对应关系的密集时空相干几何。我们提出了一种新颖的深度致密人体性能捕获的深层学习方法。我们的方法是基于多视图监督的弱监督方式培训，完全删除了使用3D地面真理注释的培训数据的需求。网络架构基于两个单独的网络，将任务解散为姿势估计和非刚性表面变形步骤。广泛的定性和定量评估表明，我们的方法在质量和稳健性方面优于现有技术。这项工作是DeepCAP的扩展版本，在那里我们提供更详细的解释，比较和结果以及应用程序。
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人类将他们的手和身体一起移动，沟通和解决任务。捕获和复制此类协调活动对于虚拟字符至关重要，以实际行为行为。令人惊讶的是，大多数方法分别对待身体和手的3D建模和跟踪。在这里，我们制定了一种手和身体的型号，并将其与全身4D序列合理。当扫描或捕获3D中的全身时，手很小，通常是部分闭塞，使其形状和难以恢复。为了应对低分辨率，闭塞和噪音，我们开发了一种名为Mano（具有铰接和非刚性变形的手模型）的新型号。曼诺从大约1000个高分辨率的3D扫描中学到了31个受试者的手中的大约一定的手。该模型是逼真的，低维，捕获非刚性形状的姿势变化，与标准图形封装兼容，可以适合任何人类的手。 Mano提供从手姿势的紧凑型映射，以构成混合形状校正和姿势协同效应的线性歧管。我们将Mano附加到标准参数化3D体形状模型（SMPL），导致完全铰接的身体和手部模型（SMPL + H）。我们通过用4D扫描仪捕获的综合体，自然，自然，自然的受试者的活动来说明SMPL + H.该配件完全自动，并导致全身型号，自然地移动详细的手动运动和在全身性能捕获之前未见的现实主义。模型和数据在我们的网站上自由用于研究目的（http://mano.is.tue.mpg.de）。
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Figure 1: Given challenging in-the-wild videos, a recent state-of-the-art video-pose-estimation approach [31] (top), fails to produce accurate 3D body poses. To address this, we exploit a large-scale motion-capture dataset to train a motion discriminator using an adversarial approach. Our model (VIBE) (bottom) is able to produce realistic and accurate pose and shape, outperforming previous work on standard benchmarks.
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我们提出了体面意识的人类姿势估计，我们根据模拟代理的本体感受和场景意识以及外部第三人称观察来估计3D构成。与经常诉诸多阶段优化的先前方法不同，非因果推理和复杂的接触建模以估计人类姿势和人类场景的相互作用，我们的方法是一个阶段，因果关系，并在模拟环境中恢复全局3D人类姿势。由于2D第三人称观察与相机姿势结合在一起，我们建议解开相机姿势，并使用在全球坐标框架中定义的多步投影梯度作为我们体现的代理的运动提示。利用物理模拟和预先的场景（例如3D网格），我们在日常环境（库，办公室，卧室等）中模拟代理，并为我们的代理配备环境传感器，以智能导航和与场景的几何形状进行智能导航和互动。我们的方法还仅依靠2D关键点，并且可以在来自流行人类运动数据库的合成数据集上进行培训。为了评估，我们使用流行的H36M和Prox数据集，并首次在具有挑战性的Prox数据集中获得96.7％的成功率，而无需使用Prox运动序列进行培训。
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实时机器人掌握，支持随后的精确反对操作任务，是高级高级自治系统的优先目标。然而，尚未找到这样一种可以用时间效率进行充分准确的掌握的算法。本文提出了一种新的方法，其具有2阶段方法，它使用深神经网络结合快速的2D对象识别，以及基于点对特征框架的随后的精确和快速的6D姿态估计来形成实时3D对象识别和抓握解决方案能够多对象类场景。所提出的解决方案有可能在实时应用上稳健地进行，需要效率和准确性。为了验证我们的方法，我们进行了广泛且彻底的实验，涉及我们自己的数据集的费力准备。实验结果表明，该方法在5CM5DEG度量标准中的精度97.37％，平均距离度量分数99.37％。实验结果显示了通过使用该方法的总体62％的相对改善（5cm5deg度量）和52.48％（平均距离度量）。此外，姿势估计执行也显示出运行时间的平均改善47.6％。最后，为了说明系统在实时操作中的整体效率，进行了一个拾取和放置的机器人实验，并显示了90％的准确度的令人信服的成功率。此实验视频可在https://sites.google.com/view/dl-ppf6dpose/上获得。
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当今的混合现实头戴式显示器显示了用户在世界空间中的头部姿势以及用户的手，以在增强现实和虚拟现实场景中进行互动。尽管这足以支持用户输入，但不幸的是，它仅限于用户的虚拟表示形式。因此，当前的系统诉诸于浮动化身，其限制在协作环境中尤为明显。为了估算稀疏输入源的全身姿势，先前的工作已在骨盆或下半身中融合了其他跟踪器和传感器，从而增加了设置的复杂性并限制了移动设置中的实际应用。在本文中，我们提出了AvatarPoser，这是第一个基于学习的方法，该方法仅使用用户头和手中的运动输入来预测世界坐标中的全身姿势。我们的方法建立在变压器编码器上，以从输入信号中提取深度特征，并将全局运动从学到的局部关节取向中解脱出来，以指导姿势估计。为了获得类似于运动捕获动画的准确全身运动，我们使用具有逆运动学的优化程序来完善臂关节位置，以匹配原始跟踪输入。在我们的评估中，AvatarPoser实现了新的最新最新结果，从而对大型运动捕获数据集（Amass）进行了评估。同时，我们的方法的推理速度支持实时操作，提供了一个实用的接口，以支持整体化的头像控制和元应用的表示形式。
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在本报告中，我们提出了在哥斯达黎加太平洋架子和圣托里尼 - Kolumbo Caldera Complex中，在寻找寿命中的寻找寿命任务中的自主海洋机器人技术协调，操作策略和结果。它作为可能存在于海洋超越地球的环境中的类似物。本报告侧重于ROV操纵器操作的自动化，用于从海底获取有针对性的生物样品收集和返回的。在未来的外星勘查任务到海洋世界的背景下，ROV是一个模拟的行星着陆器，必须能够有能力的高水平自主权。我们的田间试验涉及两个水下车辆，冰（Nui）杂交ROV的两个水下车辆（即，龙眼或自主）任务，都配备了7-DOF液压机械手。我们描述了一种适应性，硬件无关的计算机视觉架构，可实现高级自动化操作。 Vision系统提供了对工作空间的3D理解，以便在复杂的非结构化环境中通知操纵器运动计划。我们展示了视觉系统和控制框架通过越来越具有挑战性的环境中的现场试验的有效性，包括来自活性Undersea火山，Kolumbo内的自动收集和生物样品的回报。根据我们在该领域的经验，我们讨论了我们的系统的表现，并确定了未来研究的有希望的指示。
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学习灵巧的操纵技巧是计算机图形和机器人技术的长期挑战，尤其是当任务涉及手，工具和物体之间的复杂而微妙的互动时。在本文中，我们专注于基于筷子的对象搬迁任务，这些任务很常见却又要求。成功的筷子技巧的关键是稳定地抓住棍棒，这也支持精致的演习。我们会自动发现贝叶斯优化（BO）和深钢筋学习（DRL）的身体有效的筷子姿势，它适用于多种握把的样式和手工形态，而无需示例数据。作为输入，我们要移动发现的抓紧姿势和所需的对象，我们构建了基于物理的手部控制器，以在两个阶段完成重定位任务。首先，运动轨迹是为筷子合成的，并处于运动计划阶段。我们运动策划者的关键组件包括一个握把模型，以选择用于抓住对象的合适筷子配置，以及一个轨迹优化模块，以生成无碰撞的筷子轨迹。然后，我们再次通过DRL训练基于物理的手部控制器，以跟踪运动计划者产生的所需运动轨迹。我们通过重新定位各种形状和尺寸的对象，以多种诱人的样式和多种手工形态的位置来展示框架的功能。与试图学习基于筷子的技能的香草系统相比，我们的系统实现了更快的学习速度和更好的控制鲁棒性，而无需抓紧姿势优化模块和/或没有运动学运动计划者。
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我们通过在野外观看人类来解决学习问题。尽管在现实世界中学习的传统方法和强化学习对于学习是有希望的，但它们要么是效率低下的样本，要么被限制在实验室环境中。同时，处理被动的，非结构化的人类数据已经取得了很大的成功。我们建议通过有效的一声机器人学习算法解决此问题，该算法围绕第三人称的角度学习。我们称我们的方法旋转：野生人类模仿机器人学习。旋转对人类演示者的意图提取先前，并使用它来初始化代理商的策略。我们介绍了一种有效的现实世界政策学习方案，该方案可以使用交互作用进行改进。我们的主要贡献是一种简单的基于抽样的策略优化方法，这是一种对齐人和机器人视频的新型目标功能，以及一种提高样本效率的探索方法。我们在现实世界中展示了单一的概括和成功，其中包括野外的20个不同的操纵任务。视频并在https://human2robot.github.io上进行交谈
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机器人操纵可以配制成诱导一系列空间位移：其中移动的空间可以包括物体，物体的一部分或末端执行器。在这项工作中，我们提出了一个简单的模型架构，它重新排列了深度功能，以从视觉输入推断出可视输入的空间位移 - 这可以参数化机器人操作。它没有对象的假设（例如规范姿势，模型或关键点），它利用空间对称性，并且比我们学习基于视觉的操纵任务的基准替代方案更高的样本效率，并且依赖于堆叠的金字塔用看不见的物体组装套件;从操纵可变形的绳索，以将堆积的小物体推动，具有闭环反馈。我们的方法可以表示复杂的多模态策略分布，并推广到多步顺序任务，以及6dof拾取器。 10个模拟任务的实验表明，它比各种端到端基线更快地学习并概括，包括使用地面真实对象姿势的政策。我们在现实世界中使用硬件验证我们的方法。实验视频和代码可在https://transporternets.github.io获得
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