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    • ๋ฐฉ๋ฒ• 1: ์ „์—ญ grasp-quality prior
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    • ์‹คํ—˜ 1: ์ „์—ญ grasp-quality prior์˜ ํšจ๊ณผ
    • ์‹คํ—˜ 2: ๊ตญ์†Œ contact-geometry prior์˜ ํšจ๊ณผ
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๐Ÿ“ƒIn-Hand Physics Priors ๋ฆฌ๋ทฐ

dexterity
in-hand
in-hand-reorientation
rl
sim2real
grasp
contact
hand
reward
IsaacGym
Robust In-Hand Manipulation via Priors in Reinforcement Learning and Mechanical Design
Published

July 27, 2026

  • Paper Link (arXiv:2607.12105v1)

  • Overview Video (youtu.be/pdd1wHxQnJM)

  • Code: ๊ณต๊ฐœ๋œ ์ €์žฅ์†Œ ์—†์Œ (2026-07 ๊ธฐ์ค€)

  • ์ €์ž: Yifei Chen*, Shihan Lu*, Ed Colgate, Kevin Lynch (*equal contribution)

  • Center for Robotics and Biosystems, Northwestern University ยท arXiv preprint (cs.RO), 2026

  1. ๐Ÿ’ก ์† ์•ˆ์—์„œ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ณ„์† ๊ตด๋ ค ๋Œ๋ฆฌ๋Š”(in-hand rolling) ๋ฌธ์ œ๋ฅผ โ€œ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์ •์ฑ… ํ•™์Šตโ€์œผ๋กœ ๋‘์ง€ ๋ง๊ณ , ๊ณ ์ „ grasp ํ•ด์„์—์„œ ์˜จ ์ „์—ญ physics prior(grasp-quality)์™€ ์ ‘์ด‰ ๊ธฐํ•˜์—์„œ ์˜จ ๊ตญ์†Œ physics prior(fingertip ๊ณก๋ฅ )๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ๋ณด์ƒ๊ณผ ํ•˜๋“œ์›จ์–ด์— ์‹ฌ์–ด ๋„ฃ์ž๋Š” ์ œ์•ˆ.
  2. โš™๏ธ grasp map \mathbf{G}์˜ Gramian \mathbf{M}=\mathbf{G}\mathbf{G}^\top์˜ ์ตœ์†Œ ๊ณ ์œณ๊ฐ’ \lambda_{\min}(\mathbf{M})์„ dense reward shaping ํ•ญ์œผ๋กœ ์“ฐ๊ณ (์ ‘์ด‰ ์œ„์น˜๋งŒ ์žˆ์œผ๋ฉด ๊ณ„์‚ฐ ๊ฐ€๋Šฅ โ†’ ๋ฐฐํฌ ์‹œ ํž˜ ์„ผ์„œ ๋ถˆํ•„์š”), Montana ์ ‘์ด‰ ์šด๋™ํ•™์ด ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ์ด๋ฐฉ์„ฑ(anisotropic) ๊ณก๋ฅ ์„ ์‹ค๋ฆฌ์ฝ˜ fingertip ํ˜•์ƒ(cylinder-aligned, R=40\,\mathrm{mm})์œผ๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•ด ๊ณผ์ œ์ถ• rolling์€ ์‚ด๋ฆฌ๊ณ  off-axis drift๋Š” ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ์ฃฝ์ธ๋‹ค.
  3. ๐ŸŽฏ proprioception๋งŒ ์“ฐ๋Š” ์ •์ฑ…์œผ๋กœ Allegro V4 ์‹ค๊ธฐ์—์„œ palm tilt 0ยฐ/45ยฐ/90ยฐ/180ยฐ ยท ๋ฌผ์ฒด 3์ข… ํ‰๊ท  ์„ฑ๊ณต๋ฅ ์ด 24% โ†’ 83%(TTT 16.6 โ†’ 31.1 s), ์‹œ๋ฎฌ์—์„œ๋Š” 18.2% โ†’ 71.0%๋กœ ์˜ฌ๋ž๊ณ , ์ •์ฑ…์„ ๊ณ ์ •ํ•˜๊ณ  fingertip๋งŒ ๊ฐˆ์•„ ๋ผ์šด ํ†ต์ œ ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ aligned tip์ด 2.57ํ„ด/SR 99% vs ๋‚˜๋จธ์ง€ 1.3~1.6ํ„ด/SR 40~48%๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ–ˆ๋‹ค.

๐Ÿ” Ping Review

๐Ÿ” Ping โ€” A light tap on the surface. Get the gist in seconds.

์† ์•ˆ์—์„œ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ณ„์† ๋Œ๋ฆฌ๋Š”(in-hand rotation) ๋ฌธ์ œ๋Š” ๊ฐ•ํ™”ํ•™์Šต์œผ๋กœ ๊ฝค ๋งŽ์ด ํ’€๋ ค ์™”๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ๋ฐ ๊ธฐ์กด ํŒŒ์ดํ”„๋ผ์ธ์˜ ์ƒ๋‹น์ˆ˜๋Š” โ€œ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ์›ํ•˜๋Š” ์ถ•์œผ๋กœ ๋Œ๋ ค๋ผโ€๋ผ๋Š” ๊ณผ์ œ ๋ณด์ƒ๊ณผ ๋Œ€๊ทœ๋ชจ ๋„๋ฉ”์ธ ๋žœ๋คํ™”๋งŒ ์ฃผ๊ณ , ์ข‹์€ grasp์„ ์œ ์ง€ํ•˜๋Š” ์ผ์€ ์ •์ฑ…์ด ์•Œ์•„์„œ ๋ฐฐ์šฐ๊ธฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋Œ€ํ•œ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์˜ ๋ฌธ์ œ ์ œ๊ธฐ๋Š” ์—ฌ๊ธฐ๋‹ค โ€” ์†๊ฐ€๋ฝ gaiting ๋„์ค‘ ์ ‘์ด‰ ๋ฐฐ์น˜๊ฐ€ ํ‡ดํ™”(degenerate)ํ•˜๋ฉด ํŠน์ • ๋ Œ์น˜ ๋ฐฉํ–ฅ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ๋ ฅ์ด ๋ถ•๊ดดํ•˜๋Š”๋ฐ, ๊ทธ ์‚ฌ์‹ค์€ ๊ณ ์ „ grasp ํ•ด์„์ด ์ด๋ฏธ ์•Œ๊ณ  ์žˆ๋Š” ๋ฌผ๋ฆฌ์ด๊ณ , ๊ตณ์ด ์ •์ฑ…์ด ์ฒ˜์Œ๋ถ€ํ„ฐ ์žฌ๋ฐœ๊ฒฌํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ๋‘ ๊ฐœ์˜ physics prior๋ฅผ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์ธต์— ์‹ฌ๋Š”๋‹ค. ์ „์—ญ(global) prior๋Š” grasp map์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์–ป์€ grasp-quality \lambda_{\min}(\mathbf{G}\mathbf{G}^\top)๋กœ, ํ•™์Šต์˜ dense shaping ๋ณด์ƒ์ด ๋œ๋‹ค. ๊ตญ์†Œ(local) prior๋Š” fingertip๊ณผ ๋ฌผ์ฒด์˜ ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” rolling mobility๋กœ, ํ•™์Šต์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์†๋ ๋ชจ์–‘(ํ•˜๋“œ์›จ์–ด)์œผ๋กœ ๊ตฌํ˜„๋œ๋‹ค. ์ฆ‰ ํ•˜๋‚˜๋Š” ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด inductive bias, ํ•˜๋‚˜๋Š” ๊ธฐ๊ณ„์  inductive bias๋‹ค. ๊ฒŒ๋‹ค๊ฐ€ ๋ฐฐํฌ ์‹œ ์ •์ฑ…์€ proprioception๋งŒ ๋ณธ๋‹ค โ€” ์ด‰๊ฐ๋„, ๋น„์ „๋„, ๋ฌผ์ฒด ์ƒํƒœ ์ถ”์ •๋„ ์“ฐ์ง€ ์•Š๊ณ , ์‹ฌ์ง€์–ด ํŒ”์ด ์†๋ฐ”๋‹ฅ์„ ์–ด๋А ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ ๋Œ๋ ค๋†จ๋Š”์ง€์กฐ์ฐจ ๊ด€์ธกํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค.


๊ฐœ์š”(Fig. 1). (a) ๊ณผ์ œ ์„ค์ • โ€” ์† ํ”„๋ ˆ์ž„ \mathcal{F}_h์— ๊ณ ์ •๋œ ์ถ• \hat{\mathbf{a}} ๋‘˜๋ ˆ๋กœ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ณ„์† ํšŒ์ „. (b) ๋‘ physics prior โ€” ์œ„์ชฝ์€ ์ ‘์ด‰ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” grasp-quality prior, ์•„๋ž˜์ชฝ์€ fingertipโ€“๋ฌผ์ฒด ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์„ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” contact-geometry prior.

ํ•ต์‹ฌ ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก :

K๊ฐœ์˜ ์†๊ฐ€๋ฝโ€“๋ฌผ์ฒด ์ ‘์ด‰์ด ๋ฌผ์ฒด ์งˆ๋Ÿ‰์ค‘์‹ฌ ๊ธฐ์ค€ ์œ„์น˜ \mathbf{r}_i์—์„œ ํž˜ \mathbf{f}_i๋ฅผ ๋‚ธ๋‹ค๊ณ  ํ•˜๋ฉด, ๋ฌผ์ฒด์— ๊ฑธ๋ฆฌ๋Š” 6-D ๋ Œ์น˜๋Š” grasp map \mathbf{G}๋กœ ์“ฐ์ธ๋‹ค.

\mathbf{w}=\begin{bmatrix}\mathbf{f}_{\mathrm{obj}}\\ \boldsymbol{\tau}_{\mathrm{obj}}\end{bmatrix} =\sum_{i=1}^{K}\begin{bmatrix}\mathbf{I}_3\\ [\mathbf{r}_i]_\times\end{bmatrix}\mathbf{f}_i=\mathbf{G}\mathbf{f}, \qquad \mathbf{G}\in\mathbb{R}^{6\times 3K}.

๋‹จ์œ„ ์ ‘์ด‰๋ ฅ ๊ฐ€์ • ํ•˜์— \mathbf{G}๋Š” ์ ‘์ด‰๋ ฅ ๊ณต๊ฐ„์˜ ๋‹จ์œ„๊ตฌ๋ฅผ ๋ Œ์น˜ ๊ณต๊ฐ„์˜ ํƒ€์›์ฒด๋กœ ๋ณด๋‚ด๊ณ , ๊ทธ ํƒ€์›์ฒด์˜ ์ฃผ์ถ•์€ Gramian \mathbf{M}=\mathbf{G}\mathbf{G}^\top\in\mathbb{R}^{6\times6}์˜ ๊ณ ์œ ๊ตฌ์กฐ๋กœ ๊ฒฐ์ •๋œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ grasp-quality ์ง€ํ‘œ๋Š” ๊ฐ€์žฅ ์•ฝํ•œ ๋ฐฉํ–ฅ์˜ ๋ Œ์น˜ ์ƒ์„ฑ ๋Šฅ๋ ฅ์ด๋‹ค.

q_{\mathrm{grasp}}=\lambda_{\min}(\mathbf{M}).

์ด๊ฒƒ์„ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์—์„œ ๋งค ์Šคํ… ๊ณ„์‚ฐํ•ด dense shaping ํ•ญ์œผ๋กœ ๋„ฃ๋Š”๋‹ค (\psi๋Š” ์œ ๊ณ„ ๋‹จ์กฐ ํ•จ์ˆ˜, EMA ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ ์‘ ์Šค์ผ€์ผ๋ง + ํด๋ฆฝ).

r_{\mathrm{gq}}(t)=\beta_{\mathrm{gq}}\,\psi\bigl(\lambda_{\min}(\mathbf{M}_h(t))\bigr).

๊ตญ์†Œ prior๋Š” Montana ์ ‘์ด‰ ์šด๋™ํ•™์—์„œ ๋‚˜์˜จ๋‹ค. ์ฃผ๊ณก๋ฅ  ๋ฐฉํ–ฅ์ด ์ •๋ ฌ๋˜์–ด ์žˆ๊ณ  ์ˆœ์ˆ˜ rolling์ด๋ผ๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•˜๋ฉด fingertip ์ ‘์ด‰์  ์†๋„๋Š”

\dot{\mathbf{u}}_f=(K_o+K_f)^{-1}\begin{bmatrix}-\omega_y\\ \omega_x\end{bmatrix}

๋กœ, ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ  K=K_o+K_f๊ฐ€ rolling mobility๋ฅผ ์ง€๋ฐฐํ•œ๋‹ค. ์›๊ธฐ๋‘ฅ ๋ฌผ์ฒด๋Š” K_o=\mathrm{diag}(\kappa_o,0)์ด๋ฏ€๋กœ, fingertip์„ K_f^{\mathrm{aligned}}=\mathrm{diag}(\kappa_f,0) (๊ณผ์ œ์ถ• X_c ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ๋งŒ ๊ณก๋ฅ )๋กœ ๋งŒ๋“ค๋ฉด ๊ณผ์ œ ๋ฐฉํ–ฅ mobility๋Š” ํฌ๊ฒŒ, off-axis(Y_c) mobility๋Š” 0์ด ๋œ๋‹ค. ์ด ์ด๋ฐฉ์„ฑ์„ ์‹ค๋ฆฌ์ฝ˜ ์บ์ŠคํŒ… fingertip์œผ๋กœ ์‹ค์ œ ์ œ์ž‘ํ•ด Allegro Hand์— ๋ผ์šด๋‹ค.

์ฃผ์š” ๊ฒฐ๊ณผ: (์‹ค๊ธฐ Table 1ยท2, ์‹œ๋ฎฌ Fig. 11)

  • ๊ธฐ๋ณธ fingertip์—์„œ GQ ๋ณด์ƒ ์ถ”๊ฐ€: ํ‰๊ท  SR 24% โ†’ 56%, TTT 16.6 โ†’ 22.7 s, Rot 0.78 โ†’ 1.25ํ„ด
  • aligned fingertip์—์„œ GQ ๋ณด์ƒ ์ถ”๊ฐ€: SR 64% โ†’ 83%, TTT 26.1 โ†’ 31.1 s, Rot 1.06 โ†’ 1.27ํ„ด (ํŠนํžˆ 90ยฐ tilt์—์„œ 48% โ†’ 81%)
  • ๋‘ prior๋ฅผ ๋ชจ๋‘ ์ผ  ์กฐํ•ฉ์ด ์ „ ์ง€ํ‘œ ์ตœ๊ณ  โ€” vanilla/default ๋Œ€๋น„ SR 24% โ†’ 83%
  • ์‹œ๋ฎฌ(200 ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ/์กฐ๊ฑด, bootstrap 95% CI): SR 18.2%(baseline) โ†’ 40.8%(GQ๋งŒ) / 38.8%(aligned๋งŒ) โ†’ 71.0%(๋‘˜ ๋‹ค), ์ตœ๋Œ€ ๋ˆ„์  ํšŒ์ „ 3.95 โ†’ 7.33 rad
  • fingertip 4์ข… ๋น„๊ต(GQ ๋ณด์ƒ ๊ณ ์ •): aligned ํ‰๊ท  SR 83% > spherical 53% > flat 49% > orthogonal 43%
  • ๊ธฐ๋ณธ fingertip์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•œ ์ •์ฑ…์„ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋‘๊ณ  ์†๋๋งŒ ๊ต์ฒด(180ยฐ tilt): aligned 2.57ํ„ดยทSR 99% vs flat 1.62ํ„ดยท48%, spherical 1.34ํ„ดยท44%, orth 1.30ํ„ดยท40%

๊ฒฐ๋ก :

โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ๋ฅผ ๋ณด์ƒ์— ๋„ฃ๋Š”๋‹คโ€์™€ โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ๋ฅผ ํ˜•์ƒ์— ๋„ฃ๋Š”๋‹คโ€๋ฅผ ํ•œ ์‹œ์Šคํ…œ์—์„œ ๊ฐ™์ด ๋ฐ€์–ด๋ถ™์ธ ์ ์ด ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ƒ‰๊น”์ด๋‹ค. ํŠนํžˆ ์ •์ฑ…์„ ๊ณ ์ •ํ•œ ์ฑ„ ์†๋๋งŒ ๊ฐˆ์•„ ๋ผ์›Œ๋„ ์„ฑ๋Šฅ์ด ๊ฐˆ๋ฆฐ๋‹ค๋Š” ๊ฒฐ๊ณผ๋Š”, ํ•˜๋“œ์›จ์–ด prior๊ฐ€ ๋‹จ์ˆœํžˆ โ€œ์ •์ฑ…์ด ๊ทธ ์†๋์— ๋งž์ถฐ ๊ณต์ง„ํ™”ํ•œ ๊ฒฐ๊ณผโ€๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ๋…๋ฆฝ์ ์œผ๋กœ ์ž‘๋™ํ•˜๋Š” ๋ฌผ๋ฆฌ์  ์ œ์•ฝ์ž„์„ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ๋Œ€์‹  ๋‘ prior ๋ชจ๋‘ ์›๊ธฐ๋‘ฅํ˜• ๋ฌผ์ฒด์™€ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์— ๊ณ ์ •๋œ ๋‹จ์ผ ํšŒ์ „์ถ•์ด๋ผ๋Š” ์ข์€ ์„ค์ •์— ๋งž์ถฐ์ ธ ์žˆ๊ณ , ์™ธ๋ถ€ ๊ต๋ž€์— ๋Œ€ํ•œ ์ •๋Ÿ‰ ํ‰๊ฐ€์™€ sim-to-real ๊ธฐ์—ฌ๋„ ๋ถ„ํ•ด๋Š” ์ €์ž๋“ค ์Šค์Šค๋กœ ๋‚จ๊ฒจ๋‘” ์ˆ™์ œ๋‹ค.


๐Ÿ”” Ring Review

๐Ÿ”” Ring โ€” An idea that echoes. Grasp the core and its value.

ํ•œ ์ค„๋กœ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋ฉด

์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ in-hand rotation์„ โ€œ์ •์ฑ…์ด ์•Œ์•„์„œ ๋ฐฐ์šฐ๋Š” ๋ฌธ์ œโ€์—์„œ โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ๊ฐ€ ์ด๋ฏธ ๋งํ•ด ์ฃผ๋Š” ๋‘ ๊ฐ€์ง€๋ฅผ ๋ฏธ๋ฆฌ ์‹ฌ์–ด ์ฃผ๊ณ , ๋‚˜๋จธ์ง€๋งŒ ๋ฐฐ์šฐ๊ฒŒ ํ•˜๋Š” ๋ฌธ์ œโ€๋กœ ์žฌ์ •์˜ํ•œ๋‹ค. ์‹ฌ๋Š” ์œ„์น˜๊ฐ€ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒŒ ํ•ต์‹ฌ์ด๋‹ค โ€” ์ ‘์ด‰ ๋ฐฐ์น˜์— ๊ด€ํ•œ ์ „์—ญ ๋ฌผ๋ฆฌ๋Š” ๋ณด์ƒ ํ•จ์ˆ˜์—, ์ ‘์ด‰ ๊ธฐํ•˜์— ๊ด€ํ•œ ๊ตญ์†Œ ๋ฌผ๋ฆฌ๋Š” ์†๋ ๋ชจ์–‘์— ๋“ค์–ด๊ฐ„๋‹ค. ๋ณด์ƒ์€ ์ •์ฑ…์ด ๋ฌด์—‡์„ ์„ ํ˜ธํ• ์ง€๋ฅผ ๋ฐ”๊พธ๊ณ , ํ˜•์ƒ์€ ์• ์ดˆ์— ๋ฌด์—‡์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•œ์ง€๋ฅผ ๋ฐ”๊พผ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๊ทธ ๋Œ€๊ฐ€๋กœ, ์ด‰๊ฐยท๋น„์ „ ์—†์ด ๊ด€์ ˆ ๊ฐ๋„ ์ด๋ ฅ๋งŒ ๋ณด๋Š” ์ •์ฑ…์ด ์†๋ฐ”๋‹ฅ์„ ์•„๋ž˜๋กœ ๋’ค์ง‘์€ ์ƒํƒœ์—์„œ๋„ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ณ„์† ๋Œ๋ฆฐ๋‹ค.

๋ฐฐ๊ฒฝ: ์™œ in-hand rotation์ด ์–ด๋ ค์šด๊ฐ€

๊ณผ์ œ๋Š” ์† ํ”„๋ ˆ์ž„ \mathcal{F}_h์— ๊ณ ์ •๋œ ์ถ• \hat{\mathbf{a}} ๋‘˜๋ ˆ๋กœ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ์—ฐ์† ํšŒ์ „์‹œํ‚ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ถ•์„ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์— ์ •์˜ํ•˜๋Š” ์„ ํƒ์€ ์‚ฌ์†Œํ•ด ๋ณด์ด์ง€๋งŒ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค โ€” ํŒ”์ด ์†๋ฐ”๋‹ฅ์„ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋Œ๋ฆฌ๋“  โ€œ์† ๊ธฐ์ค€ ํšŒ์ „ ๋ชฉํ‘œโ€๋Š” ๊ทธ๋Œ€๋กœ์ด๊ณ , ๋ฐ”๋€Œ๋Š” ๊ฒƒ์€ ์† ๊ธฐ์ค€ ์ค‘๋ ฅ ๋ฐฉํ–ฅ๋ฟ์ด๋‹ค. ์ฆ‰ palm orientation์ด ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๊ต๋ž€(disturbance) ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๊ฐ€ ๋œ๋‹ค.

๊ธฐ์กด ์—ฐ๊ตฌ์˜ ์–ด๋ ค์›€์€ ์„ธ ๊ฐˆ๋ž˜๋กœ ๋‚˜๋‰œ๋‹ค.

  • ํ•ด์„์ (analytical) ์ ‘๊ทผ์€ ์ ‘์ด‰ ์—ญํ•™ยท๊ธฐ๊ตฌํ•™ยท๊ถค์  ์ตœ์ ํ™”๋กœ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ ํƒ€๋‹นํ•œ ์†๊ฐ€๋ฝ ์šด๋™์„ ๋งŒ๋“ค์ง€๋งŒ, ์ •ํ™•ํ•œ ์‹œ์Šคํ…œ ๋™์ •๊ณผ ์ ‘์ด‰ ๋ชจ๋ธ๋ง์— ์˜์กดํ•ด ์‹ค์„ธ๊ณ„ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์— ์ทจ์•ฝํ•˜๊ณ  ๊ณ ์ž์œ ๋„ ์†์œผ๋กœ ํ™•์žฅํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ต๋‹ค.
  • ํ•™์Šต ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ ‘๊ทผ์€ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉ์œผ๋กœ gaiting์„ ์ตํžˆ์ง€๋งŒ, ์ ‘์ด‰ ์ „์ด(contact transition)๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๊ธฐ ์–ด๋ ต๊ณ  ๋ฐฉ๋Œ€ํ•œ ํ•™์Šต์„ ์š”๊ตฌํ•œ๋‹ค. ๋ฌด์—‡๋ณด๋‹ค ์ €์ž๋“ค์˜ ์ง€์ ๋Œ€๋กœ โ€œ์ง€์† ์กฐ์ž‘์„ ์œ„ํ•œ well-conditioned grasp ์œ ์ง€โ€๋ฅผ ๋ช…์‹œ์ ์œผ๋กœ ์šฐ์„ ์‹œํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค.
  • ๊ธฐ๊ณ„ ์„ค๊ณ„(mechanical design) ์ ‘๊ทผ์€ ์ปดํ”Œ๋ผ์ด์–ธ์Šคยท์–ธ๋”์•ก์ถ”์—์ด์…˜ยท์†Œ์žฌยทํ˜•ํƒœ๋กœ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ์ˆ˜๋™์ ์œผ๋กœ ํก์ˆ˜ํ•˜์ง€๋งŒ, ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ์‚ฌ์ „ ์ •์˜๋œ gaiting์ด๋‚˜ ๋‹จ์ˆœ ์ œ์–ด๊ธฐ์™€ ํ•จ๊ป˜ ํ‰๊ฐ€๋˜์–ด ํ˜„๋Œ€ ํ•™์Šต ์ •์ฑ…๊ณผ ์ฒด๊ณ„์ ์œผ๋กœ ๊ฒฐํ•ฉ๋œ ์‚ฌ๋ก€๊ฐ€ ๋“œ๋ฌผ๋‹ค.

์—ฌ๊ธฐ์— ์„ผ์‹ฑ ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ๊ฒน์นœ๋‹ค. ์ด‰๊ฐ ์„ผ์„œ๊ฐ€ ๋Š˜๊ณ  ์žˆ์ง€๋งŒ ์‹œ๊ฐ„ ๋Œ€์—ญํญยท์ƒ˜ํ”Œ๋ง ๋ ˆ์ดํŠธ ํ•œ๊ณ„ ํƒ“์— ๊ธ‰๊ฒฉํ•œ ๊ต๋ž€์— ๋Œ€ํ•œ ๋น ๋ฅธ ํ–‰๋™ ์กฐ์ •์ด ์–ด๋ ต๋‹ค๋Š” ์ ์„ ์ €์ž๋“ค์€ ์งš๋Š”๋‹ค(Tactile Genesis ๋ฆฌ๋ทฐ๊ฐ€ ๋‹ค๋ฃฌ โ€œ์ •์ฑ…์€ ์–ด๋–ค ์ด‰๊ฐ ์ถ”์ƒ์„ ํ•„์š”๋กœ ํ•˜๋Š”๊ฐ€โ€๋ผ๋Š” ์งˆ๋ฌธ๊ณผ ์ •๋ฐ˜๋Œ€ ๋ฐฉํ–ฅ์˜ ์„ ํƒ์ด๋‹ค โ€” ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ์ด‰๊ฐ์„ ์•„์˜ˆ ๋นผ๊ณ  ํ˜•์ƒ์œผ๋กœ ๋Œ€์ฒดํ•œ๋‹ค). ๋˜ํ•œ ์„ ํ–‰ ์—ฐ๊ตฌ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์ด ์†๋ฐ”๋‹ฅ์ด ์œ„๋ฅผ ํ–ฅํ•œ ๋‹จ์ˆœ ์ž์„ธ์—์„œ ํ‰๊ฐ€๋˜์–ด, ์ž„์˜ ์† ์ž์„ธยท์ค‘๋ ฅ ์กฐ๊ฑด์— ๋Œ€ํ•œ ๊ฐ•๊ฑด์„ฑ์€ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋œ ํƒ๊ตฌ๋๋‹ค.

๋ฐฉ๋ฒ• 1: ์ „์—ญ grasp-quality prior

grasp map์—์„œ ์ง€ํ‘œ๋กœ

์ ‘์ด‰ i์˜ ์œ„์น˜ \mathbf{r}_i\in\mathbb{R}^3(๋ฌผ์ฒด ์งˆ๋Ÿ‰์ค‘์‹ฌ ๊ธฐ์ค€)์™€ ํž˜ \mathbf{f}_i\in\mathbb{R}^3์— ๋Œ€ํ•ด, ์ „์ฒด ์ ‘์ด‰์ด ๋งŒ๋“œ๋Š” ๋ฌผ์ฒด ๋ Œ์น˜๋Š”

\mathbf{w}=\sum_{i=1}^{K}\begin{bmatrix}\mathbf{I}_3\\ [\mathbf{r}_i]_\times\end{bmatrix}\mathbf{f}_i=\mathbf{G}\mathbf{f}, \qquad \mathbf{G}=\begin{bmatrix}\mathbf{I}_3&\cdots&\mathbf{I}_3\\ [\mathbf{r}_1]_\times&\cdots&[\mathbf{r}_K]_\times\end{bmatrix}\in\mathbb{R}^{6\times3K}

์ด๊ณ , [\mathbf{r}_i]_\times\mathbf{f}_i=\mathbf{r}_i\times\mathbf{f}_i์ธ skew-symmetric ํ–‰๋ ฌ์ด๋‹ค. \mathbf{G}๋Š” ์ ‘์ด‰๋ ฅ ๊ณต๊ฐ„์˜ ๋‹จ์œ„๊ตฌ๋ฅผ ๋ Œ์น˜ ๊ณต๊ฐ„์˜ ํƒ€์›์ฒด๋กœ ์‚ฌ์ƒํ•˜๋ฉฐ, ๊ทธ ํƒ€์›์ฒด๋Š” Gramian

\mathbf{M}=\mathbf{G}\mathbf{G}^\top\in\mathbb{R}^{6\times6}

์˜ ๊ณ ์œณ๊ฐ’ยท๊ณ ์œ ๋ฒกํ„ฐ๋กœ ๊ทœ์ •๋œ๋‹ค. ์ง€ํ‘œ๋Š” ๊ทธ ์ค‘ ์ตœ์•…์˜ ์ถ•์ด๋‹ค.

q_{\mathrm{grasp}}=\lambda_{\min}(\mathbf{M}).

์ €์ž๋“ค์€ ์ด๊ฒƒ์ด force closure ํ•ด์„์ฒ˜๋Ÿผ ๋งˆ์ฐฐ์ฝ˜ยท์ ‘์ด‰ ๋ฒ•์„ ยท๊ฐ€๋Šฅ ๋ Œ์น˜์ฝ˜์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์ง€๋Š” ์•Š์ง€๋งŒ, โ€œ\lambda_{\min}์ด ์ž‘์€ ์ ‘์ด‰ ๋ฐฐ์น˜๋Š” ํŠน์ • ๋ Œ์น˜ ๋ฐฉํ–ฅ์˜ ๊ต๋ž€์— ์ทจ์•ฝํ•˜๋‹คโ€๋Š” ๋™์ผํ•œ ์ง๊ด€์„ ์žก์•„๋‚ด๋Š” ๋Œ€๋ฆฌ ์ง€ํ‘œ(proxy)๋ผ๊ณ  ๋ช…์‹œํ•œ๋‹ค. ๋ถ€๋ก B.1์€ \lambda_{\min}(\mathbf{M})์˜ ์ œ๊ณฑ๊ทผ์„ ๋ฐ˜์ง€๋ฆ„์œผ๋กœ ํ•˜๋Š” ๋‚ด์ ‘๊ตฌ๋ฅผ โ€œgrasp์ด ์–ด๋А ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ๋“  ๋“ฑ๋ฐฉ์ ์œผ๋กœ ๋ฒ„ํ‹ธ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ตœ๋Œ€ ๋ Œ์น˜ ํฌ๊ธฐโ€๋กœ ํ•ด์„ํ•˜๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ Ferrariโ€“Canny์˜ ๋‚ด์ ‘๊ตฌ(enclosed-ball) ์ง€ํ‘œ์˜ ์ด์ฐจํ˜•์‹ ์œ ์‚ฌ๋ฌผ๋กœ ์ž๋ฆฌ๋งค๊น€ํ•œ๋‹ค.


์ „์—ญ grasp quality์˜ ์‹œ๊ฐํ™”(Fig. 2). ์›๊ธฐ๋‘ฅ(R=40\,\mathrm{mm}, H=80\,\mathrm{mm})์— ๋Œ€ํ•œ Allegro Hand ์„ธ ๋ฐฐ์น˜. ์œ—์ค„์€ 3-D ๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ๋ถ€๋ถ„๊ณต๊ฐ„ (\tau_x,\tau_y,\tau_z)์˜ ๋ Œ์น˜ ํƒ€์›์ฒด์™€ ์ ‘์ด‰ ๋ฐฐ์น˜, ์•„๋žซ์ค„์€ \mathbf{M}์˜ ์ „์ฒด ๊ณ ์œณ๊ฐ’ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ(์™ผ์ชฝ 3๊ฐœ = force block, ์˜ค๋ฅธ์ชฝ 3๊ฐœ = moment block). (a) ์—„์ง€๊ฐ€ ๋–จ์–ด์ง„ 3์ ‘์ด‰ \lambda_{\min}=5.80\times10^{-4} โ†’ (b) ์ข๊ฒŒ ๋ชฐ๋ฆฐ 4์ ‘์ด‰ 1.68\times10^{-3} โ†’ (c) ~90ยฐ์”ฉ ๋ฒŒ์–ด์ง„ 4์ ‘์ด‰ 3.07\times10^{-3} ์œผ๋กœ ์ด 5.3๋ฐฐ ์ฆ๊ฐ€.

Fig. 2๊ฐ€ ์ด ์ง€ํ‘œ์˜ ์„ฑ๊ฒฉ์„ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋“œ๋Ÿฌ๋‚ธ๋‹ค. ์„ธ ๋ฐฐ์น˜ ์‚ฌ์ด 5.3๋ฐฐ ๋ณ€ํ™” ์ค‘ ๊ฐ€์žฅ ํฐ ๋‚™์ฐจ๋Š” 4์ ‘์ด‰ โ†’ 3์ ‘์ด‰ ์ „์ด(์—„์ง€ ์ดํƒˆ)์—์„œ ๋‚˜์˜ค๊ณ , 4์ ‘์ด‰ ์•ˆ์—์„œ์˜ ๊ธฐํ•˜ ์žฌ๋ฐฐ์น˜๊ฐ€ ๋งŒ๋“œ๋Š” ๋ณ€ํ™”๋Š” ๊ทธ๋ณด๋‹ค ์ž‘๋‹ค. ๋˜ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ์ด force block๊ณผ moment block์œผ๋กœ ๊ฐˆ๋ฆฌ๋Š”๋ฐ, ์ ‘์ด‰ ๊ธฐํ•˜ ์ •๋ณด๋ฅผ ๋‹ด๋Š” ์ชฝ์€ moment block์ด๊ณ  \lambda_{\min}์€ ๊ฑฐ๊ธฐ์„œ ๋‚˜์˜จ๋‹ค.

๋ณด์ƒ์œผ๋กœ ๋„ฃ๊ธฐ

ํ•™์Šต ์ค‘์—๋Š” ๋งค ์Šคํ… ๋„ค fingertip์˜ ์ ‘์ด‰ ์œ„์น˜๋ฅผ ๋ฌผ์ฒด ์ค‘์‹ฌ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ๋ชจ์•„ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์—์„œ \mathbf{G}_h(t)๋ฅผ ๋งŒ๋“ค๊ณ  \mathbf{M}_h(t)=\mathbf{G}_h(t)\mathbf{G}_h(t)^\top๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•œ๋‹ค. shaping ํ•ญ์€

r_{\mathrm{gq}}(t)=\beta_{\mathrm{gq}}\,\psi\bigl(\lambda_{\min}(\mathbf{M}_h(t))\bigr),

\psi(\lambda)=\mathrm{clip}\Bigl(s_t\,(\lambda-\epsilon),\,-r_{\max},\,r_{\max}\Bigr), \qquad s_t=\mathrm{clip}\!\left(\frac{m^\star}{10^{-6}+\bar m_t},\,0.1,\,20\right),

\bar m_t=\beta_{\mathrm{EMA}}\bar m_{t-1}+(1-\beta_{\mathrm{EMA}})\bigl|\lambda_{\min}(\mathbf{M}_h(t))-\epsilon\bigr|

(\epsilon=10^{-4}, r_{\max}=0.5, m^\star=0.1, \beta_{\mathrm{EMA}}=0.97). \epsilon์€ โ€œ์ตœ์†Œํ•œ ์ด ์ •๋„๋Š” ์กฐ๊ฑด์ด ์ข‹์•„์•ผ ํ•œ๋‹คโ€๋Š” ๋งˆ์ง„์ด๊ณ , r_{\max}๋Š” ํšŒ์ „ ์ง„ํ–‰์„ ํฌ์ƒํ•˜๋ฉด์„œ๊นŒ์ง€ grasp quality๋ฅผ ๊ณผ์ตœ์ ํ™”ํ•˜์ง€ ์•Š๋„๋ก ์ƒํ•œ์„ ๊ฑด๋‹ค. s_t๋Š” ์ตœ๊ทผ ๊ฐ’๋“ค์˜ EMA๋กœ ํ•ญ์˜ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๊ณผ์ œ ๋ณด์ƒ๊ณผ ๋น„์Šทํ•œ ์Šค์ผ€์ผ์— ๋งž์ถฐ ์ค€๋‹ค.

์„ค๊ณ„์ƒ ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ์‹ค์šฉ์  ์žฅ์ ์ด ๋”ฐ๋ผ์˜จ๋‹ค. ์ฒซ์งธ, \mathbf{G}_h๊ฐ€ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์—์„œ ํ‘œํ˜„๋˜๋ฏ€๋กœ r_{\mathrm{gq}}๋Š” ์ „์—ญ palm pose์— ๋ถˆ๋ณ€์ด๋‹ค. ๋‘˜์งธ, ์ ‘์ด‰ ์œ„์น˜์—๋งŒ ์˜์กดํ•˜๋ฏ€๋กœ ๋ฐฐํฌ ์‹œ ํž˜ ์„ผ์‹ฑ์ด ์ „ํ˜€ ํ•„์š” ์—†๋‹ค(์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ดํ„ฐ์—์„œ๋งŒ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๋Š” ํ•™์Šต ์‹ ํ˜ธ๋‹ค).

์ „์ฒด ๋ณด์ƒ์€ ์„ธ ํ•ญ์˜ ํ•ฉ์ด๋‹ค.

r(t)=r_{\mathrm{task}}(t)+r_{\mathrm{gq}}(t)+r_{\mathrm{reg}}(t).

๊ณผ์ œ ํ•ญ์€ ๋ชฉํ‘œ์ถ• ์„ฑ๋ถ„๋งŒ ๋ณด์ƒํ•˜๊ณ  off-axis ํšŒ์ „์„ ๋ฒŒํ•œ๋‹ค.

r_{\mathrm{task}}(t)=\alpha_\parallel\bigl[\max(0,\boldsymbol{\omega}_\parallel^\top\hat{\mathbf{n}}_{\mathrm{target}})\bigr]^2-\alpha_\perp\lVert\boldsymbol{\omega}_\perp\rVert^2,

์ •๊ทœํ™” ํ•ญ์€ ๋ฌผ์ฒด ๋ณ‘์ง„ ์†๋„, ์บ์‹œ๋œ ์ดˆ๊ธฐ ์† ์ž์„ธ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ์ดํƒˆ, ๊ด€์ ˆ ํ† ํฌ, ์ˆœ๊ฐ„ ๊ธฐ๊ณ„์  ์ผ W(t)๋ฅผ ๋ฒŒํ•œ๋‹ค.

r_{\mathrm{reg}}(t)=-\lambda_{\mathrm{vel}}\lVert\mathbf{v}_{\mathrm{obj}}\rVert^2-\lambda_{\mathrm{pose}}\lVert\mathbf{q}_{\mathrm{hand}}-\mathbf{q}_{\mathrm{hand}}^{\mathrm{cache}}\rVert^2-\lambda_\tau\lVert\boldsymbol{\tau}\rVert^2-\lambda_W W(t).

์ €์ž๋“ค์€ ์ด ์…‹ ์ค‘ r_{\mathrm{gq}}๋งŒ์ด ยง2 ์˜๋ฏธ์˜ physics-derived ํ•ญ์ด๋ผ๊ณ  ๋ชป ๋ฐ•๋Š”๋‹ค.

๋ฐฉ๋ฒ• 2: ๊ตญ์†Œ contact-geometry prior

์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด rolling mobility๋ฅผ ์ •ํ•œ๋‹ค

๊ฐ fingertipโ€“๋ฌผ์ฒด ์ ‘์ด‰์— ๊ตญ์†Œ ํ”„๋ ˆ์ž„ \mathcal{F}_c=\{X_c,Y_c,Z_c\}๋ฅผ ๋‘”๋‹ค. Z_c๋Š” ๋ฌผ์ฒด ์•ˆ์ชฝ ๋ฒ•์„ , X_c๋Š” ์ ‘ํ‰๋ฉด์—์„œ ๊ณผ์ œ ์ •๋ ฌ rolling ๋ฐฉํ–ฅ, Y_c๋Š” ์˜ค๋ฅธ์† ์ขŒํ‘œ๊ณ„๋ฅผ ์™„์„ฑํ•˜๋Š” off-axis ๊ต๋ž€ ๋ฐฉํ–ฅ์ด๋‹ค. ๊ฐ•์ฒด ์ ์ ‘์ด‰ยท์ˆœ์ˆ˜ rollingยท์ฃผ๊ณก๋ฅ  ๋ฐฉํ–ฅ ์ •๋ ฌยทํ•ญ๋“ฑ ๊ณ„๋Ÿ‰ ํ…์„œ๋ฅผ ๊ฐ€์ •ํ•˜๋ฉด Montana ๊ณต์‹์€

\dot{\mathbf{u}}_f=(K_o+K_f)^{-1}\begin{bmatrix}-\omega_y\\ \omega_x\end{bmatrix}=K^{-1}\begin{bmatrix}-\omega_y\\ \omega_x\end{bmatrix}

๋กœ ์ถ•์•ฝ๋œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ K_o, K_f๋Š” ๋ฌผ์ฒดยทfingertip์˜ ๊ตญ์†Œ ๊ณก๋ฅ  ํ–‰๋ ฌ, K=K_o+K_f๋Š” ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด๋‹ค.


rolling mobility์˜ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ(Fig. 3). ์™ผ์ชฝ์œผ๋กœ ๊ฐˆ์ˆ˜๋ก ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด ์ปค์„œ rolling mobility๊ฐ€ ๋†’๊ณ (์ œ์–ด๋Š” ์˜ˆ๋ฏผํ•ด์ง), ์˜ค๋ฅธ์ชฝ ๋ ํ‰๋ฉดโ€“ํ‰๋ฉด์€ mobility๊ฐ€ 0์ด์–ด์„œ ๊ตญ์†Œ rolling ์ž์ฒด๊ฐ€ ๋ถˆ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค.

Fig. 3์ด ์ „๋‹ฌํ•˜๋Š” ํŠธ๋ ˆ์ด๋“œ์˜คํ”„๊ฐ€ ์ด prior์˜ ์ถœ๋ฐœ์ ์ด๋‹ค โ€” mobility๊ฐ€ ๋†’์œผ๋ฉด rolling์€ ์‰ฝ์ง€๋งŒ ์ •๋ฐ€ ์ œ์–ด๊ฐ€ ์–ด๋ ต๊ณ , 0์ด๋ฉด rolling์œผ๋กœ๋Š” ์•„์˜ˆ ์ƒ๋Œ€ ํšŒ์ „์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์—†์–ด ์†๋์˜ ๋Šฅ๋™ ํšŒ์ „์— ์˜์กดํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๋„ค ๊ฐ€์ง€ ํ˜•์ƒ

์›๊ธฐ๋‘ฅ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ K_o=\mathrm{diag}(\kappa_o,0)(X_c ๋ฐฉํ–ฅ๋งŒ ์–‘์˜ ๊ณก๋ฅ )๋กœ ๋‘๊ณ , ๊ณต์นญ ๊ณก๋ฅ  \kappa_f=1/R์ธ ๋„ค ํ˜•์ƒ์„ ๋น„๊ตํ•œ๋‹ค.

K_f^{\mathrm{flat}}=\begin{bmatrix}0&0\\0&0\end{bmatrix},\; K_f^{\mathrm{sphere}}=\begin{bmatrix}\kappa_f&0\\0&\kappa_f\end{bmatrix},\; K_f^{\mathrm{aligned}}=\begin{bmatrix}\kappa_f&0\\0&0\end{bmatrix},\; K_f^{\mathrm{ortho}}=\begin{bmatrix}0&0\\0&\kappa_f\end{bmatrix}.

Fingertip X_c ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ  Y_c ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ  X_c mobility Y_c mobility
Flat \kappa_o 0 moderate zero
Spherical \kappa_o+\kappa_f \kappa_f high nonzero
Aligned \kappa_o+\kappa_f 0 high zero
Orthogonal \kappa_o \kappa_f moderate nonzero

(Table 4) ๋ฌผ์ฒด๊ฐ€ X_c๋กœ ๊ตฝ์–ด ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ๋„ค ํ˜•์ƒ ๋ชจ๋‘ ๊ณผ์ œ ๋ฐฉํ–ฅ rolling์€ ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค. ์ฐจ์ด๋Š” ์˜ค์ง off-axis์—์„œ ๋‚œ๋‹ค โ€” Y_c ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด 0์ด ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ๋‘ ํ‘œ๋ฉด์ด ๋ชจ๋‘ Y_c๋กœ ํ‰ํ‰ํ•œ flat๊ณผ aligned๋ฟ์ด๊ณ , ์ด ๋‘˜๋งŒ off-axis rolling์„ ์ˆ˜๋™์ ์œผ๋กœ ์–ต์ œํ•œ๋‹ค. sphericalยทorthogonal์€ Y_c ๊ณก๋ฅ ์„ ๋„์ž…ํ•ด off-axis rolling์„ ํ—ˆ์šฉํ•œ๋‹ค.

(์™ผ์ชฝ, Fig. 6) fingertipโ€“๋ฌผ์ฒด ์ ‘์ด‰ ๊ธฐํ•˜ โ€” ํšŒ์ƒ‰์ด fingertip ๊ณก๋ฅ , ํŒŒ๋ž€์ƒ‰์ด ๋ฌผ์ฒด ๊ณก๋ฅ . (์˜ค๋ฅธ์ชฝ, Fig. 4) ์‹ค์ œ ์„ค๊ณ„๋œ ๋„ค ํ˜•์ƒ. ๋นจ๊ฐ• x_c / ํŒŒ๋ž‘ y_c ๋ฐฉํ–ฅ ๊ณก๋ฅ ์ด R=\infty(์ง์„ ) ๋˜๋Š” R=40\,\mathrm{mm}(๊ณก์„ )๋กœ ํ‘œ์‹œ๋œ๋‹ค.

๊ทธ๋ ‡๋‹ค๋ฉด off-axis๋ฅผ ๋˜‘๊ฐ™์ด ์ฃฝ์ด๋Š” flat๊ณผ aligned๋Š” ๋ฌด์—‡์ด ๋‹ค๋ฅธ๊ฐ€? ๋ถ€๋ก B.2๊ฐ€ ์ด๋ฅผ ์ ‘์ด‰์  ์ด๋™๋Ÿ‰์œผ๋กœ ๊ตฌ๋ถ„ํ•œ๋‹ค. ์ˆœ์ˆ˜ rolling์—์„œ ๊ณผ์ œ์ถ• ํšŒ์ „๊ฐ \theta๊ฐ€ fingertip ํ‘œ๋ฉด์—์„œ ํ›‘๋Š” ํ˜ธ ๊ธธ์ด๋Š”

s_f=\frac{\theta}{\kappa_o+\kappa_f} \quad\Longrightarrow\quad s_f^{\mathrm{aligned}}=\frac{\theta}{\kappa_o+\kappa_f}<s_f^{\mathrm{flat}}=\frac{\theta}{\kappa_o}\quad(\kappa_f>0).

์ฆ‰ ๊ฐ™์€ ํšŒ์ „๋Ÿ‰์— ๋Œ€ํ•ด aligned tip ์œ„์—์„œ๋Š” ์ ‘์ด‰์ ์ด ๋œ ์ด๋™ํ•ด ์‚ฌ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ ‘์ด‰ ์˜์—ญ ์•ˆ์— ๋” ์˜ค๋ž˜ ๋จธ๋ฌธ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์˜ ํ‘œํ˜„๋Œ€๋กœ X_c ๊ณก๋ฅ ์ด ํฐ ์ด์œ ๋Š” โ€œ๋” ๋นจ๋ฆฌ ๊ตด๋ฆฌ๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ์ ‘์ด‰์„ ๋” ๊ตญ์†Œ์ ์ด๊ณ  ํ†ต์ œ ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๊ฒŒ ์œ ์ง€ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œโ€๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์— ๋”ํ•ด, ์‹ค์ œ ์ปดํ”Œ๋ผ์ด์–ธํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์—์„œ ํ‰ํ‰ํ•œ ์†๋์€ ์›๊ธฐ๋‘ฅ์— ๋ˆŒ๋ฆฌ๋ฉฐ ๋„“๊ณ  ๋ถˆ๋ช…ํ™•ํ•œ ์ ‘์ด‰๋ฉด์„ ๋งŒ๋“ค์–ด driftํ•˜๊ธฐ ์‰ฌ์šด ๋ฐ˜๋ฉด ๊ณก๋ฉด ์†๋์€ ๊ตญ์†Œ์ ์ด๊ณ  ์ž˜ ์ •์˜๋œ ์ ‘์ด‰์„ ๋งŒ๋“ ๋‹ค๋Š” ๋…ผ์ฆ์„ ๋ง๋ถ™์ธ๋‹ค(๊ฐ•์ฒด ๋ชจ๋ธ์€ ์ด ํšจ๊ณผ๋ฅผ ์žก์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค).

์ €์ž๋“ค ์Šค์Šค๋กœ ์ด ๋ถ„์„์„ ์ •๋ฆฌ ๋Œ€์‹  โ€œ๊ธฐํ•˜ํ•™์  ๊ฐ€์„ค(geometric hypothesis)โ€๋กœ ๋ถ€๋ฅด๊ณ  ์‹คํ—˜์œผ๋กœ ๊ฒ€์ฆํ•˜๊ฒ ๋‹ค๊ณ  ์„ ์–ธํ•˜๋Š”๋ฐ, ์ด ์ •์งํ•จ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ํ†ค์„ ์ž˜ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค.

์ œ์ž‘

๋„ค ํ˜•์ƒ์€ ์ „์ฒด ์™ธ๊ณฝ envelopeยท์†๋ ๊ธธ์ดยทAllegro ๋ง๋‹จ ๊ด€์ ˆ ๋งˆ์šดํŒ… ์ธํ„ฐํŽ˜์ด์Šค๋ฅผ ๋ชจ๋‘ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ๋งž์ถ”๊ณ  ๊ตญ์†Œ ํ‘œ๋ฉด ๊ณก๋ฅ ๋งŒ ๋‹ฌ๋ฆฌํ–ˆ๋‹ค. ๊ณก๋ฉดํ˜•์€ R=40\,\mathrm{mm}(\kappa=25\,\mathrm{m^{-1}}). 3D ํ”„๋ฆฐํŒ…(PLA) ์žฌ์‚ฌ์šฉ ๋ชฐ๋“œ๋กœ ๋‹จ์ผ ์‹ค๋ฆฌ์ฝ˜ ์บ์ŠคํŒ…ํ•˜๋˜ ๋ฐ”๊นฅ ์บ๋น„ํ‹ฐ ๋ฐ˜์ชฝ๋งŒ ๊ต์ฒดํ•ด ํ˜•์ƒ์„ ๋ฐ”๊พผ๋‹ค. ์žฌ๋ฃŒ๋Š” Smooth-On Dragon Skin 30(Shore 30A, ๋ฐฑ๊ธˆ ๊ฒฝํ™” 2์•กํ˜•), 1:1 ์งˆ๋Ÿ‰๋น„ ํ˜ผํ•ฉยท์•ฝ 5๋ถ„ ์ง„๊ณต ํƒˆํฌยท์ƒ์˜จ ์•ฝ 16์‹œ๊ฐ„ ๊ฒฝํ™”, ๊ฒฝํ™” ํ›„ ํ™ฉ๋™ heat-set ์ธ์„œํŠธ๋กœ ๋งˆ์šดํŒ…. ์žฌ๋ฃŒ ์„ ํƒ ์ด์œ ๋„ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ด๋‹ค โ€” ๋„ˆ๋ฌด ๋ฌผ๋ ํ•˜๋ฉด ์ ‘์ด‰๋ฉด์ด ๋„“์–ด์ ธ ยง2.3์˜ ์ ์ ‘์ด‰ ๊ฐ€์ •์ด ๊นจ์ง€๊ณ , ๋„ˆ๋ฌด ๋‹จ๋‹จํ•˜๋ฉด ์ปจํฌ๋ฏธํ‹ฐ์™€ ๋งˆ์ฐฐ์ด ๋–จ์–ด์ง„๋‹ค.


์ œ์ž‘๋œ fingertip 4์ข…(Fig. 9). ์™ผ์ชฝ๋ถ€ํ„ฐ aligned cylindrical, orthogonal cylindrical, flat, spherical.

ํ•™์Šต ํŒŒ์ดํ”„๋ผ์ธ

MDP๋กœ ์ •์‹ํ™”ํ•˜๋ฉด ํ–‰๋™์€ Allegro Hand์˜ 16-D ๋ชฉํ‘œ ๊ด€์ ˆ ์œ„์น˜์ด๊ณ  ์ €์ˆ˜์ค€ PD ์ œ์–ด๊ธฐ๊ฐ€ ์ถ”์ข…ํ•œ๋‹ค. ์ •์ฑ…์€ 20 Hz(์ œ์–ด decimation 6), ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ๋Š” T=400 ์Šคํ…(โ‰ˆ20 s).

ํ•™์Šต์€ Kumar et al.์˜ RMA(Rapid Motor Adaptation)๋ฅผ Qi et al.์ด ์†์žฌ์ฃผ ์กฐ์ž‘์— ์ด์‹ํ•œ 2๋‹จ๊ณ„ ํ‹€์„ ๋”ฐ๋ฅธ๋‹ค.

  • Stage I (teacher): ๊ด€์ธก์€ ์ •๊ทœํ™”๋œ 16๊ฐœ ๊ด€์ ˆ ์œ„์น˜ + 16๊ฐœ ๊ด€์ ˆ ๋ชฉํ‘œ์˜ ๋‹จ์ผ ํ”„๋ ˆ์ž„๊ณผ, ํŠน๊ถŒ ์ธ์ฝ”๋”๊ฐ€ ๋งŒ๋“  8-D latent. ํŠน๊ถŒ ์ •๋ณด๋Š” ๋ฌผ์ฒด poseยทscaleยท์งˆ๋Ÿ‰ยท๋งˆ์ฐฐ๊ณ„์ˆ˜ยท์งˆ๋Ÿ‰์ค‘์‹ฌ ์˜คํ”„์…‹. ์ •์ฑ…๊ณผ ํŠน๊ถŒ ์ธ์ฝ”๋”๋ฅผ PPO๋กœ ํ•จ๊ป˜ ํ•™์Šต.
  • Stage II (student): ํŠน๊ถŒ latent์„ ์ ์‘ ๋ชจ๋“ˆ์˜ ์ถ”์ •์น˜๋กœ ๋Œ€์ฒด. ์ตœ๊ทผ 30 ํ”„๋ ˆ์ž„์˜ proprioceptive ํžˆ์Šคํ† ๋ฆฌ์— 1D convolution + MLP(TCN)๋ฅผ ์ ์šฉํ•ด ์–ผ์–ด๋ถ™์€ ํŠน๊ถŒ latent์— ์ง€๋„ ํšŒ๊ท€์‹œํ‚ค๊ณ , actorยทcritic์€ Stage I์—์„œ ์ดˆ๊ธฐํ™”ํ•ด ์ถ”์ • latent๋กœ PPO ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ •.
  • ๋ฐฐํฌ: proprioception ํžˆ์Šคํ† ๋ฆฌ๋งŒ์œผ๋กœ ์‹ค๊ธฐ์— zero-shot ์ „์ด. ํŠน๊ถŒ ๋ฌผ์ฒด ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐยท์ด‰๊ฐยท๋น„์ „ยท๋ฌผ์ฒด ์ƒํƒœ ์ธก์ • ์—†์Œ.

2๋‹จ๊ณ„ RMA ํ•™์Šต ํŒŒ์ดํ”„๋ผ์ธ(Fig. 7). ์ ์„  ๋ธ”๋ก์ด ๊ฐ ๋‹จ๊ณ„์˜ ํ•™์Šต ๋Œ€์ƒ, ํšŒ์ƒ‰ ๋ธ”๋ก์€ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๊ด€๋ จ ์ •๋ณดยท์ „๋žต. Stage I์€ ํŠน๊ถŒ ์ธ์ฝ”๋” \mathbf{z}_t + ๊ด€์ธก \mathbf{o}_t๋กœ ๋ณด์ƒ r_t(grasp-quality shaping ํฌํ•จ) ํ•˜์— PPO ํ•™์Šต, Stage II๋Š” ์ ์‘ ๋ชจ๋“ˆ์ด \hat{\mathbf{z}}_t๋ฅผ ํšŒ๊ท€(\lVert\mathbf{z}_t-\hat{\mathbf{z}}_t\rVert_2^2)ํ•˜๊ณ  ์ œ์–ด ์ •์ฑ…์„ ๋ณต์‚ฌํ•ด ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ •.

๋‘ ๊ฐ€์ง€ ๋ณด์กฐ ์žฅ์น˜๊ฐ€ ํ•™์Šต์„ ์ง€ํƒฑํ•œ๋‹ค.

์ดˆ๊ธฐ grasp ์บ์‹œ. ํ•™์Šต์ด โ€œ์žก๊ธฐโ€๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ โ€œ๋Œ๋ฆฌ๊ธฐโ€์— ์ง‘์ค‘ํ•˜๋„๋ก, ์ •์ค€ ์† ์ž์„ธ๋ฅผ ์„ญ๋™ํ•ด ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ์ฅ” ํ›„๋ณด๋“ค์„ ๋ฏธ๋ฆฌ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋‘”๋‹ค. ํ•„ํ„ฐ๋Š” fingertip ๊ทผ์ ‘ 0.1\,\mathrm{m} ์ด๋‚ด, ์ตœ์†Œ 3๊ฐœ fingertip ์ ‘์ด‰, ์œ ํšจํ•œ ๋ฌผ์ฒด ๋†’์ด, fingertipโ€“์†๋ฐ”๋‹ฅ ์ž๊ธฐ์ถฉ๋Œ ์—†์Œ. ์—ฌ๊ธฐ์— ์†โ€“๋ฌผ์ฒด ๋ฐฐ์น˜๋ฅผ palm ์ถ• ๊ธฐ์ค€ 90ยฐ์”ฉ ํšŒ์ „์‹œ์ผœ ๋ชจ๋“  ๋ฐฉํ–ฅ์—์„œ ์•ˆ์ •ํ•œ ๊ฒƒ๋งŒ ๋‚จ๊ธด๋‹ค. ๊ฐ ์บ์‹œ ์ƒํƒœ๋Š” \xi=[\mathbf{q}_h,\mathbf{p}_o,\mathbf{q}_o]\in\mathbb{R}^{23}์ด๊ณ  ๋ฌผ์ฒด ์Šค์ผ€์ผ๋‹น ์•ฝ 50,000๊ฐœ๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•œ๋‹ค.

์† ์ž์„ธ ์ปค๋ฆฌํ˜๋Ÿผ. ๋ฆฌ์…‹ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ 4๋‹จ๊ณ„๋กœ ํ™•์žฅํ•œ๋‹ค โ€” ๋‹จ๊ณ„ k\in\{0,1,2,3\}์—์„œ ์ตœ๋Œ€ ์„ญ๋™ \theta_{\max}^{(k)}\in\{0ยฐ,45ยฐ,90ยฐ,180ยฐ\}. ๋ฆฌ์…‹๋งˆ๋‹ค ์ถ• \hat{\mathbf{u}}\sim\mathcal{U}(\mathbb{S}^2), ๊ฐ \theta\sim\mathcal{U}[-\theta_{\max}^{(k)},\theta_{\max}^{(k)}]๋ฅผ ๋ฝ‘์•„ ์†โ€“๋ฌผ์ฒด ๊ณ„ ์ „์ฒด๋ฅผ ํšŒ์ „์‹œํ‚จ๋‹ค. ๋‹จ๊ณ„ ์Šน๊ธ‰์€ (ํ•œ ๋ฐ”ํ€ด ์™„์ „ ํšŒ์ „ ์„ฑ๊ณต๋ฅ ์˜ EMA)๊ฐ€ ๋ชฉํ‘œ์น˜๋ฅผ ๋„˜๊ฑฐ๋‚˜ ์Šคํ… ์ƒํ•œ์— ๊ฑธ๋ฆด ๋•Œ. ๋‘ RMA ๋‹จ๊ณ„ ๋ชจ๋‘์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค.

์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์€ IsaacGym Preview 4, 8,193๊ฐœ ๋ณ‘๋ ฌ ํ™˜๊ฒฝ, ๋‹จ์ผ RTX 3090, ์‹œ๋ฎฌ 120 Hz, ์ด 1.5\times10^9 env step. ๋„๋ฉ”์ธ ๋žœ๋คํ™”๋Š” ๋ฌผ์ฒด ์Šค์ผ€์ผ \{0.7,\dots,0.8\}\pm\mathcal{U}[0.025], ์งˆ๋Ÿ‰ \mathcal{U}[0.01,0.25]\,\mathrm{kg}, ๋งˆ์ฐฐ \mathcal{U}[0.3,3.0], CoM ์˜คํ”„์…‹ \mathcal{U}[-0.01,0.01]\,\mathrm{m}, PD ๊ฒŒ์ธ P\sim\mathcal{U}[2.9,3.1]ยทD\sim\mathcal{U}[0.09,0.11], ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  0.05 s๋งˆ๋‹ค ๊ฐ์‡  0.9์˜ ์™ธ๋ ฅ(Table 5). ์ข…๋ฃŒ ์กฐ๊ฑด์€ ๋ฌผ์ฒด ๋‚™ํ•˜, ๋ฆฌ์…‹ ์œ„์น˜๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ์›”๋“œ ํ”„๋ ˆ์ž„ ๋ณ€์œ„ ์ดˆ๊ณผ(\rho_{\mathrm{pos}}), ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ ๊ธธ์ด ์ƒํ•œ โ€” ๋ณ€์œ„ ํ•œ๊ณ„๋Š” โ€œ์ œ์ž๋ฆฌ์—์„œ ๊ตฌ๋ฅด๋Š” ์ง„์งœ rollingโ€๊ณผ โ€œ๋ฐ€๋ ค ๋‚˜๊ฐ€๋Š” ๊ฒƒโ€์„ ๊ตฌ๋ถ„ํ•˜๋Š” ๋А์Šจํ•œ ์ž‘์—…๊ณต๊ฐ„ ์ œ์•ฝ์ด๋‹ค.

์ง๊ด€: ์™œ ๋‘ ์ธต์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆ„๋Š”๊ฐ€

๋ณด์ƒ์€ ์ •์ฑ…์˜ ์„ ํ˜ธ๋ฅผ ๋ฐ”๊พธ๊ณ , ํ˜•์ƒ์€ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ฒƒ ์ž์ฒด๋ฅผ ๋ฐ”๊พผ๋‹ค. ์ด ๊ตฌ๋ถ„์ด ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์„ค๊ณ„ ์ฒ ํ•™์ด๋‹ค.

r_{\mathrm{gq}}๋Š” โ€œ๋„ค ์†๊ฐ€๋ฝ์„ ๋ฌผ์ฒด ๋‘˜๋ ˆ์— ๊ณ ๋ฅด๊ฒŒ ๋ฒŒ๋ ค ๋†“์•„๋ผโ€๋Š” ์ „์—ญ ์กฐ์–ธ์ด๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ๋ฐ ์ด ์กฐ์–ธ์€ gaiting ๋„์ค‘ ์–ด๋–ค ์†๊ฐ€๋ฝ์ด ๋ฐ˜๋“œ์‹œ ๋–จ์–ด์ ธ์•ผ ํ•˜๋Š” ์ˆœ๊ฐ„์—๋Š” ์ง€ํ‚ฌ ์ˆ˜ ์—†๊ณ , ์ •์ฑ…์ด ์–ผ๋งˆ๋‚˜ ์ž˜ ๋”ฐ๋ฅด๋А๋ƒ๋Š” ํ™•๋ฅ ์ ์ด๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด fingertip ๊ณก๋ฅ ์€ ์ •์ฑ…์ด ๋ฌด์—‡์„ ์›ํ•˜๋“  Y_c ๋ฐฉํ–ฅ rolling์„ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ 0์œผ๋กœ ๋งŒ๋“ ๋‹ค. ์Šค์ผ€์ดํŠธ ๋‚ ์ด ์•ž๋’ค๋กœ๋Š” ๋ฏธ๋„๋Ÿฌ์ง€๋˜ ์˜†์œผ๋กœ๋Š” ๋ฒ„ํ‹ฐ๋Š” ๊ฒƒ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค โ€” ์ œ์–ด๊ธฐ๊ฐ€ ๋งค ์ˆœ๊ฐ„ ์˜†๋ฏธ๋„๋Ÿฌ์ง์„ ๊ฐ์ง€ํ•˜๊ณ  ๋ฐ˜์‘ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์ด ์ด‰๊ฐ์„ ์“ฐ์ง€ ์•Š๊ธฐ๋กœ ํ•œ ์„ ํƒ์ด ์—ฌ๊ธฐ์„œ ์ •ํ•ฉ์ ์ด ๋œ๋‹ค. ์ด‰๊ฐ ์„ผ์„œ์˜ ๋‚ฎ์€ ๋Œ€์—ญํญ์œผ๋กœ๋Š” ๊ธ‰๊ฒฉํ•œ slip์— ๋ฐ˜์‘ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šฐ๋‹ˆ, ๋ฐ˜์‘ํ•˜๋Š” ๋Œ€์‹  ์• ์ดˆ์— ๊ทธ ์ž์œ ๋„๋ฅผ ์—†์•ค๋‹ค.

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  Fig. 3์˜ ํŠธ๋ ˆ์ด๋“œ์˜คํ”„๊ฐ€ ์™œ โ€œ์ •๋ ฌ๋œ ์›ํ†ตโ€์ด ์ •๋‹ต์ธ์ง€ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ๊ตฌํ˜• ์†๋์€ ๋‘ ๋ฐฉํ–ฅ ๋ชจ๋‘ mobility๊ฐ€ ์žˆ์–ด ์ž˜ ๊ตฌ๋ฅด์ง€๋งŒ ๋ฐฉํ–ฅ ์„ ํ˜ธ๊ฐ€ ์—†๊ณ (๊ตด๋ฆฌ๊ธฐ๋Š” ์‰ฌ์šฐ๋‚˜ ์ œ์–ด๊ฐ€ ์–ด๋ ต๋‹ค), ์ง๊ต ์›ํ†ต์€ ์ •ํ™•ํžˆ ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ ์ž˜๋ชป๋œ ์ถ•์— mobility๋ฅผ ์ค€๋‹ค. ํ‰๋ฉด ์†๋์€ off-axis๋ฅผ ๋ง‰์ง€๋งŒ ์ƒ๋Œ€ ๊ณก๋ฅ ์ด ์ž‘์•„ ์ ‘์ด‰์ ์ด ์†๋ ์œ„๋ฅผ ๋ฉ€๋ฆฌ ์ด๋™ํ•ด ์‚ฌ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅ ์˜์—ญ์„ ๋นจ๋ฆฌ ๋ฒ—์–ด๋‚œ๋‹ค(s_f=\theta/\kappa_o). aligned tip๋งŒ์ด โ€œ๊ณผ์ œ ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ๋Š” ๋†’์€ mobility + ๊ตญ์†Œํ™”๋œ ์ ‘์ด‰, off-axis๋กœ๋Š” 0โ€์ด๋ผ๋Š” ์กฐํ•ฉ์„ ๋งŒ๋“ ๋‹ค.

์‹คํ—˜: ์…‹์—…๊ณผ ํ”„๋กœํ† ์ฝœ

ํ•˜๋“œ์›จ์–ด๋Š” Allegro V4 4์ง€ ์†(16 ๋Šฅ๋™ DoF) + Franka Research 3 ํŒ”. ํŒ”์€ ๋กค์•„์›ƒ ์ „์— palm ๋ฐฉํ–ฅ์„ ์„ธํŒ…ํ•œ ๋’ค ๊ณ ์ •๋˜๋ฉฐ, ์ •์ฑ…์€ ์ด ๋ฐฉํ–ฅ ์ •๋ณด๋ฅผ ๋ฐ›์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. RealSense D435๊ฐ€ ๋ฌผ์ฒด์˜ AprilTag๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•˜์ง€๋งŒ ์‚ฌํ›„ ์ฒ˜๋ฆฌ(post-hoc) ์ž์„ธ ์ธก์ •์šฉ์ผ ๋ฟ ์ •์ฑ…์œผ๋กœ ๋“ค์–ด๊ฐ€๋Š” ์™ธ์ˆ˜์šฉ ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ์€ ์—†๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ์—์„œ๋Š” ํŒ”์„ ๋ชจ๋ธ๋งํ•˜์ง€ ์•Š๊ณ  ๊ฐ™์€ Allegro Hand๋งŒ ์“ด๋‹ค.


์‹คํ—˜ ์…‹์—…(Fig. 5). ๋„ค ์† ๋ฐฉํ–ฅ(0ยฐ/45ยฐ/90ยฐ/180ยฐ)๊ณผ ์„ธ ๋ฌผ์ฒด(cylinder/cuboid/ball). AprilTag๋Š” ์‚ฌํ›„ ์ž์„ธ ์ธก์ •์šฉ.

๋ฌผ์ฒด 3์ข…: ๋นˆ ์•Œ๋ฃจ๋ฏธ๋Š„ ์บ”(์ง€๋ฆ„ 56 mm, ๋†’์ด 130 mm, 17 g), PLA 3D ํ”„๋ฆฐํŒ… ์ง์œก๋ฉด์ฒด(60ร—60ร—120 mm, 47 g), ํผ๋Ÿฌ๋ฒ„ ๊ณต(์ง€๋ฆ„ 50 mm, 18 g). ๋งˆ์ฐฐ์„ ๋†’์ด๋ ค ์บ”๊ณผ ์ง์œก๋ฉด์ฒด๋Š” ์ข…์ด๋กœ ๊ฐ์ŒŒ๋‹ค. ์ •์ฑ…์€ ๋žœ๋คํ™”๋œ ์›๊ธฐ๋‘ฅ์œผ๋กœ๋งŒ ํ•™์Šต๋˜๊ณ , ์ง์œก๋ฉด์ฒดยท๊ณต์€ ํ•™์Šต ๋ถ„ํฌ ๋ฐ– ์ผ๋ฐ˜ํ™” ์‹œํ—˜์ด๋‹ค.

์ง€ํ‘œ(AnyRotate๋ฅผ ๋”ฐ๋ฆ„): Rot = ๊ณผ์ œ์ถ• ๋‘˜๋ ˆ ํ‰๊ท  ๋ˆ„์  ํšŒ์ „(turns), TTT = ํ‰๊ท  ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ ์ง€์† ์‹œ๊ฐ„(35 s ์ƒํ•œ), SR = ๊ฒŒ์ดํŠธ ์„ฑ๊ณต๋ฅ  โ€” (i) ์กฐ๊ธฐ ๋‚™ํ•˜ยท์…‹์—… ์‹คํŒจ ์—†์ด 10์ดˆ ์ด์ƒ ํŒŒ์ง€ ์œ ์ง€ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  (ii) 0.15ํ„ด ์ด์ƒ ํšŒ์ „. ์•ˆ ๋Œ๋ฆฌ๊ณ  ๋“ค๊ณ ๋งŒ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์€ ์„ฑ๊ณต์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ ์กฐ๊ฑด์€ 3๊ฐœ ์‹œ๋“œ๋กœ ํ•™์Šตํ•˜๊ณ  ์‹œ๋“œ๋ณ„ ์ตœ๊ณ  ์ •์ฑ…์„ 3ํšŒ ๋กค์•„์›ƒ ํ‰๊ฐ€ํ•œ๋‹ค.

์‹คํ—˜ 1: ์ „์—ญ grasp-quality prior์˜ ํšจ๊ณผ

๊ธฐ๋ณธ Allegro fingertip๊ณผ aligned cylindrical fingertip ๋‘ ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ์œ„์—์„œ GQ ๋ณด์ƒ ์œ ๋ฌด๋ฅผ ๋น„๊ตํ•œ๋‹ค(Table 1, ๋ฌผ์ฒด 3์ข… ร— palm tilt 4์ข… ํ‰๊ท ).

์กฐ๊ฑด Rot TTT (s) SR
A: vanilla / default tip 0.78 16.6 24%
B: +GQ / default tip 1.25 22.7 56%
C: vanilla / aligned tip 1.06 26.1 64%
D: +GQ / aligned tip 1.27 31.1 83%
  • ๊ธฐ๋ณธ ์†๋: 24% โ†’ 56% (SR), 16.6 โ†’ 22.7 s, 0.78 โ†’ 1.25ํ„ด. ๊ฐœ์„ ์€ ํŠนํžˆ 0ยฐยท45ยฐ tilt์—์„œ ๋‘๋“œ๋Ÿฌ์ง„๋‹ค.
  • aligned ์†๋: 64% โ†’ 83%, 26.1 โ†’ 31.1 s. ์ด์ชฝ์€ ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ ํฐ tilt(90ยฐยท180ยฐ)์—์„œ ์ด๋“์ด ๊ฐ€์žฅ ํฌ๋‹ค(90ยฐ: 48% โ†’ 81%).
  • ๋‘˜ ๋‹ค ์ผ  D๊ฐ€ ์ „ ํ•ญ๋ชฉ ์ตœ๊ณ . vanilla/default ๋Œ€๋น„ SR 3.5๋ฐฐ, TTT๋Š” ์ƒํ•œ 35 s์˜ 89%์— ํ•ด๋‹นํ•˜๋Š” 31.1 s.

๋ถ€๋ก์˜ ๊ฐ์‚ฌ ํ‘œ(Table 7)๋Š” ์ข…๋ฃŒ ์‚ฌ์œ ๊นŒ์ง€ ๋ถ„ํ•ดํ•œ๋‹ค. ์˜ˆ์ปจ๋Œ€ ๊ณต(ball)์—์„œ vanilla/default๋Š” 36ํšŒ ์ค‘ 31ํšŒ๊ฐ€ ์กฐ๊ธฐ ์ข…๋ฃŒ(SR 14%, TTT 8.7 s)์ธ ๋ฐ˜๋ฉด, GQ+aligned๋Š” ์กฐ๊ธฐ ์ข…๋ฃŒ 5ํšŒยทํƒ€์ž„์•„์›ƒ 31ํšŒ(SR 81%, TTT 31.6 s)๋‹ค. ์ฆ‰ ๊ฐœ์„ ์˜ ์ƒ๋‹น ๋ถ€๋ถ„์€ โ€œ๋” ๋นจ๋ฆฌ ๋Œ๋ฆฐ๋‹คโ€๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ โ€œ๋–จ์–ด๋œจ๋ฆฌ์ง€ ์•Š๋Š”๋‹คโ€์—์„œ ์˜จ๋‹ค.

์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ๋„ ๊ฐ™์€ ๊ฒฝํ–ฅ์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚œ๋‹ค.


์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ํ‰๊ฐ€(Fig. 11). (์™ผ์ชฝ) ์„ฑ๊ณต๋ฅ  โ€” ๋‚™ํ•˜ยท์ •์ง€ ์—†์ด ํ•œ ๋ฐ”ํ€ด ์ด์ƒ ์™„์ฃผ. (์˜ค๋ฅธ์ชฝ) ์ตœ๋Œ€ ๋ˆ„์  ํšŒ์ „(rad). ์˜ค์ฐจ ๋ง‰๋Œ€๋Š” ์กฐ๊ฑด๋‹น 200 ์—ํ”ผ์†Œ๋“œ์— ๋Œ€ํ•œ bootstrap 95% CI. 18.2%(baseline) โ†’ 40.8%(GQ๋งŒ)/38.8%(aligned๋งŒ) โ†’ 71.0%(๋‘˜ ๋‹ค), ์ตœ๋Œ€ ํšŒ์ „ 3.95 โ†’ 7.33 rad.

๋‘ prior์˜ ๊ฐœ๋ณ„ ๊ธฐ์—ฌ(๊ฐ๊ฐ +22.6%p, +20.6%p)๊ฐ€ ๊ฑฐ์˜ ๋Œ€๋“ฑํ•˜๊ณ , ํ•ฉ์ณค์„ ๋•Œ 71.0%๋กœ ๊ฐœ๋ณ„ ํ•ฉ(โ‰ˆ59%)์„ ๋„˜์–ด์„œ๋Š” ์ƒ๋ณด์  ๊ฒฐํ•ฉ์„ ๋ณด์ธ๋‹ค๋Š” ์ ์ด ํฅ๋ฏธ๋กญ๋‹ค.

์‹คํ—˜ 2: ๊ตญ์†Œ contact-geometry prior์˜ ํšจ๊ณผ

GQ ๋ณด์ƒ์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•œ ์ •์ฑ…์„ ๊ณ ์ •ํ•˜๊ณ  ๋„ค ์†๋์„ ๋น„๊ตํ•œ๋‹ค(Table 2, 4๊ฐœ palm tilt ํ‰๊ท ).

Fingertip Cyl. Rot Cyl. TTT Cyl. SR ํ‰๊ท  Rot ํ‰๊ท  TTT ํ‰๊ท  SR
Aligned 2.29 31.9 86% 1.27 31.1 83%
Spherical 1.39 25.1 86% 0.91 20.6 53%
Flat 1.46 23.3 69% 0.85 20.9 49%
Orthogonal 0.78 21.6 67% 0.68 17.8 43%
  • ๋ชจ๋ธ๋ง์— ์“ฐ์ธ ์›๊ธฐ๋‘ฅ์—์„œ aligned๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ๋งŽ์ด ๋Œ๋ฆฌ๊ณ (2.29ํ„ด) ๊ฐ€์žฅ ์˜ค๋ž˜ ๋ฒ„ํ‹ด๋‹ค(31.9 s). ๊ตฌํ˜•์€ ๊ฑฐ์˜ ๋น„์Šทํ•˜๊ฒŒ ์˜ค๋ž˜ ๋ฒ„ํ‹ฐ์ง€๋งŒ ํ›จ์”ฌ ๋œ ๋ˆ๋‹ค(1.39ํ„ด) โ€” ๊ตฌ๋ฅด๊ธฐ๋Š” ํ•˜๋˜ ๊ณผ์ œ์ถ•์œผ๋กœ ์šด๋™์„ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๊ตฌ์†ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค๋Š” ํ•ด์„.
  • ์ง๊ต ์›ํ†ต์ด ์ „ ์ง€ํ‘œ ์ตœ์•…์ด๊ณ  ํ‰๋ฉด์ด ๊ทธ์™€ ๋น„์Šทํ•˜๋‹ค.
  • ์„ธ ๋ฌผ์ฒด ๋ชจ๋‘์—์„œ aligned๊ฐ€ TTTยทSR ์ตœ๊ณ . ๋‹ค๋งŒ ๊ณต(ball)์—์„œ๋Š” Rot์ด ์ง๊ตยท๊ตฌํ˜•๋ณด๋‹ค ์•ฝ๊ฐ„ ๋‚ฎ๋‹ค(0.83 vs 1.08 / 1.01) โ€” ๊ณต์˜ ๊ธฐํ•˜๊ฐ€ ํ•™์Šต๋œ rolling ์šด๋™๊ณผ ๋œ ๋งž๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋ผ๊ณ  ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค.
  • ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์€ ์ ‘์ด‰ ๋ Œ๋”๋ง ์ถฉ์‹ค๋„๊ฐ€ ์ œํ•œ์ ์ด์–ด์„œ ์†๋ ์„ค๊ณ„์˜ ๊ฒฝํ–ฅ์„ ๋šœ๋ ท์ด ๋“œ๋Ÿฌ๋‚ด์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋‹ค๊ณ  ์ €์ž๋“ค์ด ๋ช…์‹œํ•œ๋‹ค.

์—ฌ๊ธฐ์„œ ๊ฐ€์žฅ ์„ค๋“๋ ฅ ์žˆ๋Š” ์‹คํ—˜์€ ๋ถ€๋ก F.3์ด๋‹ค. ๊ธฐ๋ณธ ์†๋์œผ๋กœ ํ•™์Šตํ•œ ๋‹จ์ผ ์ •์ฑ…์„ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋‘๊ณ  ๋ฌผ๋ฆฌ์  ์†๋๋งŒ ๊ต์ฒดํ•ด 180ยฐ tilt์—์„œ ํ‰๊ฐ€ํ•œ๋‹ค(zero-shot ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ์Šค์™‘, 3ํšŒ ์‹œํ–‰ ํ‰๊ท ).

Fingertip Rot โ†‘ Std Best โ†‘ TTT โ†‘ TTFT โ†“ SR โ†‘
Aligned 2.57 0.10 2.66 34.5 14.1 99%
Flat 1.62 0.46 2.05 16.8 11.0 48%
Spherical 1.34 0.13 1.45 15.2 11.1 44%
Orthogonal 1.30 0.36 1.64 14.1 10.4 40%

aligned๋Š” 35 s ์ƒํ•œ ๊ฑฐ์˜ ๋๊นŒ์ง€(34.5 s) ์ƒ์‚ฐ์ ์œผ๋กœ ๋Œ๊ณ  ๋ถ„์‚ฐ๋„ ๊ฐ€์žฅ ์ž‘๋‹ค(\mathrm{Std}=0.10). ๋‚˜๋จธ์ง€ ์…‹์€ 1.7ํ„ด ๋ฏธ๋งŒ์—์„œ ์ •์ฒดํ•˜๊ณ  ๊ฐ€์šฉ ์‹œ๊ฐ„์˜ 40~48%๋งŒ ์ฑ„์šฐ๊ณ  ์ข…๋ฃŒ๋œ๋‹ค. ์ •์ฑ…์ด ๊ทธ ์†๋์„ ํ•œ ๋ฒˆ๋„ ๋ณธ ์  ์—†๋Š”๋ฐ๋„ ๊นจ๋—ํ•˜๊ฒŒ ์ „์ด๋œ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์€, ์ด ์ด๋“์ด ์ •์ฑ…โ€“ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ๊ณต์ง„ํ™”๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ํ˜•์ƒ ์ž์ฒด์˜ ๋ฌผ๋ฆฌ์  ๊ธฐ์—ฌ์ž„์„ ๊ฐ•ํ•˜๊ฒŒ ์‹œ์‚ฌํ•œ๋‹ค. (๋‹ค๋งŒ ์ฒซ ํ•œ ๋ฐ”ํ€ด๊นŒ์ง€์˜ ์‹œ๊ฐ„ TTFT๋Š” ์ง๊ตํ˜•์ด 10.4 s๋กœ ๊ฐ€์žฅ ์งง๋‹ค โ€” ์ดˆ๊ธฐ ํšŒ์ „ ์†๋„ ์ž์ฒด๋Š” aligned๊ฐ€ ์ตœ๊ณ ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.)


์†๋ ์„ค๊ณ„๋ณ„ ๋กค์•„์›ƒ ํƒ€์ž„๋žฉ์Šค(Fig. 15). (์œ„) 90ยฐ palm tiltยท์›๊ธฐ๋‘ฅยทvanilla ๋ณด์ƒ โ€” ์ค‘๋ ฅ์ด ๊ณผ์ œ์ถ•์— ์ˆ˜์ง์œผ๋กœ ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์—์„œ ์ง๊ต ์›ํ†ต๊ณผ ํ‰๋ฉด ์†๋์€ ์ค‘๊ฐ„์— ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๋†“์นœ๋‹ค. (์•„๋ž˜) ์†๋ฐ”๋‹ฅ์ด ์•„๋ž˜๋ฅผ ํ–ฅํ•œ ์กฐ๊ฑดยทGQ ๋ณด์ƒ โ€” ์ง๊ตํ˜•์€ 24~30 s ์‚ฌ์ด ๊ธ‰๊ฒฉํ•œ slip์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ณ , ๊ตฌํ˜•ยทํ‰๋ฉด์€ ํšŒ์ „์„ ์œ ์ง€ํ•œ ์ฑ„ ๋๊นŒ์ง€ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ์žก๊ณ  ์žˆ์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค. ์ฃผํ™ฉ ํ…Œ๋‘๋ฆฌ๋Š” slip, ๋นจ๊ฐ• ํ…Œ๋‘๋ฆฌ๋Š” ๋‚™ํ•˜.

๋น„ํŒ์ ์œผ๋กœ ๋ณด๋ฉด

๊ฐ•์ 

  • prior๋ฅผ ์‹ฌ๋Š” ์œ„์น˜๋ฅผ ์˜๋„์ ์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆˆ ์„ค๊ณ„. โ€œ๋ณด์ƒ = ์„ ํ˜ธ๋ฅผ ๋ฐ”๊พผ๋‹ค / ํ˜•์ƒ = ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์„ ๋ฐ”๊พผ๋‹คโ€๋Š” ๊ตฌ๋ถ„์ด ๋ช…๋ฃŒํ•˜๊ณ , ๋‘ ์ธต์ด ๋‹จ์ˆœ ์ค‘๋ณต์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ๋Š” ๊ด€์ฐฐ๋กœ ๋’ท๋ฐ›์นจ๋œ๋‹ค โ€” ๊ธฐ๋ณธ ์†๋ ์œ„์—์„œ GQ ๋ณด์ƒ์€ 0ยฐยท45ยฐ tilt์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ํฌ๊ฒŒ ๊ฐœ์„ ํ•˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด, aligned ์†๋ ์œ„์—์„œ ๊ฐ™์€ ๋ณด์ƒ์€ 90ยฐยท180ยฐ tilt์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ํฐ ์ด๋“์„ ๋‚ธ๋‹ค(ยง4.2). ์‹œ๋ฎฌ์—์„œ๋„ ๊ฐœ๋ณ„ ๊ธฐ์—ฌ(+22.6%p, +20.6%p)์˜ ๋‹จ์ˆœ ํ•ฉ๋ณด๋‹ค ๊ฒฐํ•ฉ ๊ฒฐ๊ณผ(71.0%)๊ฐ€ ํฌ๋‹ค.
  • ํ•˜๋“œ์›จ์–ด prior๋ฅผ ์ •์ฑ…๊ณผ ๋ถ„๋ฆฌํ•ด ๊ฒ€์ฆํ•œ F.3 ์‹คํ—˜. ์†๋ ์„ค๊ณ„ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ํ”ํ•œ ๋ฐ˜๋ฐ•์€ โ€œ์ •์ฑ…์ด ๊ทธ ์†๋์— ๋งž์ถฐ ํ•™์Šต๋œ ๊ฒƒ๋ฟโ€์ธ๋ฐ, ์ •์ฑ…์„ ๊ณ ์ •ํ•˜๊ณ  ์†๋๋งŒ ์Šค์™‘ํ•ด 2.57ํ„ด/99% vs 1.31.6ํ„ด/4048%๋ฅผ ๋ณด์ธ ๊ฒƒ์€ ๊ทธ ๋ฐ˜๋ฐ•์„ ์ •๋ฉด์œผ๋กœ ์ฐจ๋‹จํ•œ๋‹ค. ๋„ค ํ˜•์ƒ์ด envelopeยท๊ธธ์ดยท๋งˆ์šดํŒ…์„ ๊ณต์œ ํ•˜๊ณ  ๋ชฐ๋“œ์˜ ๋ฐ”๊นฅ ์บ๋น„ํ‹ฐ ๋ฐ˜์ชฝ๋งŒ ๊ต์ฒดํ•ด ์ œ์ž‘๋๋‹ค๋Š” ์ ๋„ ํ†ต์ œ ์ˆ˜์ค€์„ ๋†’์ธ๋‹ค.
  • ๋ฐฐํฌ ์‹œ ์„ผ์‹ฑ ์š”๊ตฌ๊ฐ€ ๊ทน๋‹จ์ ์œผ๋กœ ๋‚ฎ๋‹ค. q_{\mathrm{grasp}}๋Š” ์ ‘์ด‰ ์œ„์น˜๋งŒ ํ•„์š”ํ•ด ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ดํ„ฐ ์•ˆ์—์„œ๋งŒ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๊ณ , ์‹ค๊ธฐ ์ •์ฑ…์€ ๊ด€์ ˆ ์œ„์น˜ยท๋ชฉํ‘œ์˜ 30ํ”„๋ ˆ์ž„ ํžˆ์Šคํ† ๋ฆฌ๋งŒ ๋ณธ๋‹ค. palm ๋ฐฉํ–ฅ์กฐ์ฐจ ๊ด€์ธกํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ๋ฅผ ํ•™์Šต ์‹ ํ˜ธ๋กœ ์“ฐ๋˜ ๋ฐฐํฌ์—๋Š” ํ”์ ์„ ๋‚จ๊ธฐ์ง€ ์•Š๋Š”โ€ ๊น”๋”ํ•œ ๊ตฌ์กฐ๋‹ค.
  • ํ‰๊ฐ€ ์กฐ๊ฑด์ด ์‹ค์ œ๋กœ ์–ด๋ ต๋‹ค. ๋Œ€๋‹ค์ˆ˜ in-hand rotation ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์†๋ฐ”๋‹ฅ์ด ์œ„๋ฅผ ํ–ฅํ•œ ์ž์„ธ์—์„œ ํ‰๊ฐ€๋˜๋Š” ๋ฐ ๋น„ํ•ด, 0ยฐ/45ยฐ/90ยฐ/180ยฐ ๋„ค ๋ฐฉํ–ฅ ์ „๋ถ€์—์„œ ๋ฌผ์ฒด 3์ข…์„ ํ‰๊ฐ€ํ•œ๋‹ค. ํŠนํžˆ 180ยฐ(์†๋ฐ”๋‹ฅ ์•„๋ž˜)๋Š” ์ค‘๋ ฅ์ด grasp์„ ์ง์ ‘ ๋œฏ์–ด๋‚ด๋Š” ์กฐ๊ฑด์ด๋‹ค.
  • ํ•œ๊ณ„ ์ ˆ์ด ์ •์งํ•˜๋‹ค. sim-to-real ๊ธฐ์—ฌ๋„๋ฅผ ์ •๋Ÿ‰ํ™”ํ•˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋‹ค๋Š” ์ , ์™ธ๋ถ€ ๊ต๋ž€์— ๋Œ€ํ•œ ํ†ต์ œ ์‹คํ—˜์ด ์—†๋‹ค๋Š” ์ ์„ ์ €์ž๋“ค์ด ๋จผ์ € ์ธ์ •ํ•œ๋‹ค.

์•ฝ์ ยทํ•œ๊ณ„

  • q_{\mathrm{grasp}}๊ฐ€ ์‹ค์ œ๋กœ โ€œgrasp qualityโ€์ธ์ง€, ์•„๋‹ˆ๋ฉด โ€œ์ ‘์ด‰ ๊ฐœ์ˆ˜ + ๊ฐ๋„ ๋ถ„์‚ฐโ€์ธ์ง€ ๋ถ„๋ฆฌ๋˜์ง€ ์•Š์•˜๋‹ค. ์ €์ž๋“ค๋„ ๋งˆ์ฐฐ์ฝ˜ยท์ ‘์ด‰ ๋ฒ•์„ ยท๊ฐ€๋Šฅ ๋ Œ์น˜์ฝ˜์„ ๋ฌด์‹œํ•œ๋‹ค๊ณ  ๋ฐํžˆ์ง€๋งŒ, ๋” ์ค‘์š”ํ•œ ๊ฒƒ์€ Fig. 2๊ฐ€ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ๊ตฌ์กฐ๋‹ค โ€” 5.3๋ฐฐ ๋ณ€ํ™”์˜ ๊ฐ€์žฅ ํฐ ๋‚™์ฐจ๊ฐ€ 4์ ‘์ด‰ โ†’ 3์ ‘์ด‰ ์ „์ด์—์„œ ๋‚˜์˜จ๋‹ค. ๊ทธ๋ ‡๋‹ค๋ฉด ์ด ๋ณด์ƒ์˜ ์‹คํšจ๋Š” ์ƒ๋‹น ๋ถ€๋ถ„ โ€œ๋„ค ์†๊ฐ€๋ฝ์„ ๋ถ™์ด๊ณ  ์žˆ์–ด๋ผโ€์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. โ€œ์ ‘์ด‰ ๊ฐœ์ˆ˜ ๋ณด์ƒโ€์ด๋‚˜ โ€œ์ ‘์ด‰์  ๊ฐ๋„ ๋ถ„์‚ฐ ๋ณด์ƒโ€ ๊ฐ™์€ ํ›จ์”ฌ ๋‹จ์ˆœํ•œ ๋Œ€์•ˆ๊ณผ์˜ ๋น„๊ต๊ฐ€ ์—†์–ด์„œ, grasp map์ด๋ผ๋Š” ๋ฌผ๋ฆฌ์  ํ˜•์‹์ด ์ •๋ง ํ•„์š”ํ•œ์ง€๋ฅผ ํŒ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ค‘์‹ฌ ์ฃผ์žฅ(โ€œphysics prior๊ฐ€ ๋„์›€์ด ๋œ๋‹คโ€)์—์„œ โ€œphysicsโ€์˜ ๋ชซ์„ ํ™•์ •ํ•˜๋ ค๋ฉด ์ด ๋Œ€์กฐ๊ฐ€ ์žˆ์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.
  • ๋ณด์ƒ ํ•ญ์ด ๊ฐ•ํ•˜๊ฒŒ ์žฌ์ •๊ทœํ™”๋˜์–ด ๋ฌผ๋ฆฌ์  ์Šค์ผ€์ผ์ด ์”ป๊ธด๋‹ค. \lambda_{\min}์€ 10^{-4}\sim10^{-3} ๊ทœ๋ชจ(๋ชจ๋ฉ˜ํŠธ ๋ธ”๋ก์ด๋ฏ€๋กœ ๋Œ€๋žต \mathrm{m}^2 ์ฐจ์›)์ด๊ณ , ์‹ค์ œ ๋ณด์ƒ์€ EMA ์ ์‘ ์Šค์ผ€์ผ s_t๋กœ ์ •๊ทœํ™”๋œ ๋’ค \pm r_{\max}=0.5๋กœ ํด๋ฆฝ๋œ๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ์ •์ฑ…์ด ๋ณด๋Š” ๊ฒƒ์€ โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ๋Ÿ‰โ€์ด๋ผ๊ธฐ๋ณด๋‹ค \epsilon,\ r_{\max},\ m^\star,\ \beta_{\mathrm{EMA}}๋กœ ์กฐ์œจ๋œ ์œ ๊ณ„ ํ˜•์ƒ ์‹ ํ˜ธ๋‹ค. ์ด๋“ค ํ•˜์ดํผํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๋‚˜ \beta_{\mathrm{gq}}์— ๋Œ€ํ•œ ๋ฏผ๊ฐ๋„ ๋ถ„์„์ด ์ „ํ˜€ ์—†๋‹ค.
  • ๊ตญ์†Œ prior์˜ ๊ฐ•์ฒด ๋ชจ๋ธ์ด ์ •์ž‘ ์ŠนํŒจ๋ฅผ ๊ฐ€๋ฅธ ๋น„๊ต๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค. Table 4์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด flat๊ณผ aligned๋Š” ๋‘˜ ๋‹ค Y_c mobility๊ฐ€ 0์ด๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ๋ฐ ์‹คํ—˜์—์„œ๋Š” aligned 83% vs flat 49%๋กœ ํฌ๊ฒŒ ๊ฐˆ๋ฆฐ๋‹ค. ์ด ๊ฒฉ์ฐจ๋Š” ๊ฐ•์ฒด ์ ์ ‘์ด‰ ๋ชจ๋ธ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ (a) ์ ‘์ด‰์  ์ด๋™๋Ÿ‰ s_f ๋…ผ์ฆ๊ณผ (b) โ€œ์ปดํ”Œ๋ผ์ด์–ธํŠธ ์‹œ์Šคํ…œ์—์„œ ํ‰๋ฉด ์†๋์€ ๋„“๊ณ  ๋ถˆ๋ช…ํ™•ํ•œ ์ ‘์ด‰์„ ๋งŒ๋“ ๋‹คโ€๋Š” ์ •์„ฑ์  ๋…ผ์ฆ์œผ๋กœ ์‚ฌํ›„ ์„ค๋ช…๋œ๋‹ค. ์ฆ‰ ์‹ค์ œ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ง€๋ฐฐํ•œ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์€ ๋…ผ๋ฌธ์ด ์œ ๋„ํ•œ ๋ชจ๋ธ ๋ฐ–์— ์žˆ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์ด ์ด๋ฅผ โ€œ๊ธฐํ•˜ํ•™์  ๊ฐ€์„คโ€๋กœ ๋ถ€๋ฅธ ๊ฒƒ์€ ์ •์งํ•˜์ง€๋งŒ, ๊ฒ€์ฆ๋œ ๊ฒƒ์€ โ€œaligned๊ฐ€ ์ข‹๋‹คโ€์ด์ง€ โ€œMontana ์šด๋™ํ•™์ด ๊ทธ ์ด์œ ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹คโ€๋Š” ์•„๋‹ˆ๋‹ค.
  • prior๊ฐ€ ์›๊ธฐ๋‘ฅยท๋‹จ์ผ ๊ณ ์ •์ถ•์— ๋งž์ถฐ์ ธ ์žˆ๋‹ค. K_f^{\mathrm{aligned}}์˜ ์ด๋ฐฉ์„ฑ์€ K_o=\mathrm{diag}(\kappa_o,0)๊ณผ ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์— ๊ณ ์ •๋œ ํšŒ์ „์ถ• \hat{\mathbf{a}}๋ฅผ ์ „์ œํ•œ๋‹ค. ํšŒ์ „์ถ•์ด ๋ฐ”๋€Œ๊ฑฐ๋‚˜ ๋ฌผ์ฒด ๊ณก๋ฅ ์ด ๋“ฑ๋ฐฉ์ ์ด๋ฉด(๊ณต) ์ •๋ ฌ ์ž์ฒด๊ฐ€ ๋ฌด๋„ˆ์ง€๊ณ , ์‹ค์ œ๋กœ ๊ณต์—์„œ aligned์˜ Rot์€ ์ง๊ตยท๊ตฌํ˜•๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ๋‹ค. โ€œ์ด๋ฐฉ์„ฑ ์†๋โ€์€ ๊ทผ๋ณธ์ ์œผ๋กœ ๊ณผ์ œ ํŠนํ™” ํ•˜๋“œ์›จ์–ด์ด๊ณ , ๋…ผ๋ฌธ์€ ์ด ๋ฒ”์šฉ์„ฑ ๋น„์šฉ์„ ์ •๋ฉด์œผ๋กœ ๋…ผ์˜ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค.
  • ์™ธ๋ถ€ ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ๊ณผ์˜ ๋น„๊ต๊ฐ€ ์—†๋‹ค. ์ง€ํ‘œ๋Š” AnyRotate๋ฅผ ๋”ฐ๋ฅด์ง€๋งŒ ๊ทธ๊ฒƒ๊ณผ์˜ ์ง์ ‘ ๋น„๊ต๋Š” ์—†๊ณ , Hora ๊ณ„์—ด ์„ ํ–‰ ์—ฐ๊ตฌ์™€์˜ ์ˆ˜์น˜ ๋Œ€์กฐ๋„ ์—†๋‹ค. ๋ชจ๋“  ๋น„๊ต๊ฐ€ ๋‚ด๋ถ€ ablation(A/B/C/D)์ด๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ โ€œ24% โ†’ 83%โ€๋Š” ์ด ์…‹์—… ์•ˆ์—์„œ์˜ ์ƒ๋Œ€ ๊ฐœ์„ ์ด์ง€, ์ด ๋ฌธ์ œ์—์„œ ํ˜„์žฌ ๋„๋‹ฌ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ˆ˜์ค€์— ๋Œ€ํ•œ ์ •๋ณด๋Š” ์ฃผ์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค.
  • ์‹ค๊ธฐ ํ‘œ๋ณธ์ด ์ž‘๊ณ  ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ ํ‘œ๊ธฐ๊ฐ€ ์—†๋‹ค. ์กฐ๊ฑด๋‹น 3์‹œ๋“œ ร— 3๋กค์•„์›ƒ์ด๊ณ , Table 1์˜ tilt๋ณ„ ์…€์€ ๋ฌผ์ฒด 3์ข… ํ•ฉ์ณ 27ํšŒ, Table 9๋Š” 3ํšŒ ์‹œํ–‰์ด๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ ๊ฒฐ๊ณผ์—๋Š” bootstrap 95% CI๊ฐ€ ๋ถ™์ง€๋งŒ ์‹ค๊ธฐ ํ‘œ(Table 1ยท2ยท7ยท8)์—๋Š” ์‹ ๋ขฐ๊ตฌ๊ฐ„ยท๋ถ„์‚ฐ์ด ์ „ํ˜€ ์—†๋‹ค. SR์˜ ํ•ด์ƒ๋„๊ฐ€ 3~11%p ๋‹จ์œ„์ธ๋ฐ 19%p ์ฐจ์ด๋ฅผ โ€œ๊ฐœ์„ โ€์œผ๋กœ ์ฝ์œผ๋ ค๋ฉด ์ตœ์†Œํ•œ ์‚ฐํฌ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค.
  • ํ‘œ ์‚ฌ์ด ํ‘œ๊ธฐยท๊ท€์†์˜ ํ˜ผ์„ . Table 1์˜ ์บก์…˜์€ A=vanilla/default, B=GQ/default, C=vanilla/aligned, D=GQ/aligned๋กœ ์ •์˜ํ•˜๋Š”๋ฐ, ๋ถ€๋ก Table 7์€ ๊ฐ™์€ ๋ผ๋ฒจ์„ B=vanilla/aligned, C=GQ/default๋กœ ๋’ค๋ฐ”๊ฟ” ์“ด๋‹ค(ํ‰๊ท ๊ฐ’์„ ๋Œ€์กฐํ•ด ๋ณด๋ฉด ๋‚ด์šฉ์€ ์ผ์น˜ํ•˜๋ฏ€๋กœ ๋ผ๋ฒจ๋ง ์‹ค์ˆ˜๋กœ ๋ณด์ธ๋‹ค). ๊ทธ ์—ฌํŒŒ๋กœ ยง4.3 ์ฒซ ๋ฌธ๋‹จ์€ โ€œTable 1์˜ CยทDํ–‰์„ ๋ณด๋ฉด aligned fingertip์ด ๋ชจ๋“  tilt์—์„œ SR์„ ๋†’์ธ๋‹ค(90ยฐ์—์„œ 48%โ†’81%)โ€๊ณ  ์“ฐ๋Š”๋ฐ, Table 1 ์ž์ฒด ์ •์˜๋กœ๋Š” Cโ†’D๊ฐ€ GQ ๋ณด์ƒ์˜ ํšจ๊ณผ๋‹ค(ยง4.2๊ฐ€ ๊ฐ™์€ ์ˆ˜์น˜๋ฅผ GQ์˜ ํšจ๊ณผ๋กœ ์ด๋ฏธ ์„œ์ˆ ํ•œ๋‹ค). ๋ถ€๋ก Table 8์˜ SR ์—ด๋„ Table 1 Dํ–‰์˜ tilt๋ณ„ SR๊ณผ ์ผ์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค(์˜ˆ: 45ยฐ tilt์—์„œ 94% vs 81%). ๊ฒฐ๊ณผ ์ž์ฒด๊ฐ€ ํ”๋“ค๋ฆฌ๋Š” ์ˆ˜์ค€์€ ์•„๋‹ˆ์ง€๋งŒ, ์–ด๋А ์ˆ˜์น˜๊ฐ€ ์–ด๋А ์š”์ธ์˜ ๊ธฐ์—ฌ์ธ์ง€ ๋…์ž๊ฐ€ ํ‘œ๋ฅผ ๊ต์ฐจ ๊ฒ€์ฆํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.
  • ๋ถ€๋ก B.1์€ \mathbf{M}์˜ force block ๊ณ ์œณ๊ฐ’์„ \lambda_{1,2,3}\approx\sqrt{n_{\text{contact}}}๋กœ ์ ๋Š”๋ฐ, \mathbf{M}=\mathbf{G}\mathbf{G}^\top์˜ force ๋ธ”๋ก์€ (moment ๋ธ”๋ก๊ณผ์˜ ์ปคํ”Œ๋ง์„ ๋ฌด์‹œํ•˜๋ฉด) K\mathbf{I}_3์ด๋ฏ€๋กœ n_{\text{contact}} ์Šค์ผ€์ผ์ด ๋˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ž์—ฐ์Šค๋Ÿฝ๋‹ค. Fig. 2์˜ ๋กœ๊ทธ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ๋„ 10^0์„ ์กฐ๊ธˆ ๋„˜๋Š” ๊ฐ’์„ ๋ณด์ธ๋‹ค. ๋…ผ์ง€์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ฃผ๋Š” ๋ถ€๋ถ„์€ ์•„๋‹ˆ๋‚˜ ํ‘œ๊ธฐ ํ˜ผ๋™์œผ๋กœ ๋ณด์ธ๋‹ค.
  • ์ฝ”๋“œยทCADยท๋ชฐ๋“œ ํŒŒ์ผ ๋ฏธ๊ณต๊ฐœ. ์†๋ ํ˜•์ƒ์ด ๊ธฐ์—ฌ์˜ ์ ˆ๋ฐ˜์ธ ๋…ผ๋ฌธ์ธ๋ฐ ์žฌํ˜„์— ํ•„์š”ํ•œ CAD๊ฐ€ ๊ณต๊ฐœ๋˜์ง€ ์•Š์•˜๊ณ (๋ถ€๋ก Fig. 10์— aligned tip ์น˜์ˆ˜ ๋„๋ฉด๋งŒ ์ œ์‹œ), ์ •์ฑ… ์ฝ”๋“œ ์ €์žฅ์†Œ๋„ ์—†๋‹ค. ์‹ค๋ฆฌ์ฝ˜ ์บ์ŠคํŒ… ์ ˆ์ฐจ๊ฐ€ ์ž์„ธํžˆ ์ ํ˜€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์€ ๋‹คํ–‰์ด์ง€๋งŒ, ์žฌํ˜„ ์žฅ๋ฒฝ์€ ์—ฌ์ „ํžˆ ๋†’๋‹ค.

๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์™€์˜ ์ž๋ฆฌ ๋งค๊น€

RMA ๊ณ„์—ด ์œ„์— ์„œ ์žˆ๋‹ค. ํ•™์Šต ๊ณจ๊ฒฉ์€ Kumar et al.(2021)์˜ RMA์™€ ์ด๋ฅผ ์†์žฌ์ฃผ ์กฐ์ž‘์œผ๋กœ ์˜ฎ๊ธด Qi et al.(2023, In-hand object rotation via rapid motor adaptation)์„ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋”ฐ๋ฅธ๋‹ค. ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ƒˆ๋กœ์›€์€ ์•„ํ‚คํ…์ฒ˜๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ๋ณด์ƒ์— ๋“ค์–ด๊ฐ„ ํ•ญ๊ณผ ์†๋ ํ•˜๋“œ์›จ์–ด๋‹ค. ๋’ค์ด์€ Qi et al.(2023) General in-hand object rotation with vision and touch, Suresh et al.(2024) NeuralFeels ๊ฐ™์€ ํ๋ฆ„์ด ์„ผ์‹ฑ์„ ๋”ํ•ด ๊ฐ•๊ฑด์„ฑ์„ ์–ป์œผ๋ ค ํ–ˆ๋‹ค๋ฉด, ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ์ •ํ™•ํžˆ ๋ฐ˜๋Œ€ ๋ฐฉํ–ฅ โ€” ์„ผ์‹ฑ์„ ๋นผ๊ณ  ํ˜•์ƒ๊ณผ ๋ณด์ƒ์œผ๋กœ ์–ป์œผ๋ ค ํ•œ๋‹ค.

์ค‘๋ ฅ ๋ถˆ๋ณ€ ํšŒ์ „ ๋ฌธ์ œ์—์„œ๋Š” AnyRotate(Yang et al., 2025)๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ๊ฐ€๊นŒ์šด ์ขŒํ‘œ๋‹ค. ์ง€ํ‘œ ์ •์˜(Rot/TTT/SR)๋ฅผ ๊ทธ๋Œ€๋กœ ๋นŒ๋ ค ์™”์ง€๋งŒ ์ง์ ‘ ๋น„๊ต๋Š” ์—†๋‹ค. AnyRotate๊ฐ€ ํ’๋ถ€ํ•œ ์ด‰๊ฐ์œผ๋กœ ์ค‘๋ ฅ ๋ถˆ๋ณ€์„ฑ์„ ๋‹ฌ์„ฑํ–ˆ๋‹ค๋ฉด, ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ proprioception + ์ด๋ฐฉ์„ฑ ์†๋์œผ๋กœ ๊ฐ™์€ ๋ชฉํ‘œ๋ฅผ ๋…ธ๋ฆฐ๋‹ค. ๋‘ ์ ‘๊ทผ์˜ head-to-head๋Š” ์ด ๋ถ„์•ผ์—์„œ ๊ฝค ์˜๋ฏธ ์žˆ๋Š” ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ๋  ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

grasp ๋ Œ์น˜ ๊ณต๊ฐ„์„ ๋ณด์ƒ์œผ๋กœ ์“ฐ๋Š” ํ๋ฆ„๊ณผ ๋‚˜๋ž€ํžˆ ๋†“์ธ๋‹ค. CHORD ๋ฆฌ๋ทฐ๋Š” ์‚ฌ๋žŒ ์‹œ์—ฐ์—์„œ ๋ฝ‘์€ contact wrench(๋งˆ์ฐฐ์ฝ˜ยทsupport function)๋ฅผ ๋กœ๋ด‡์ด ์žฌํ˜„ํ•˜๋„๋ก ํ•˜๋Š” wrench-space ๋ณด์ƒ์„ ์“ด๋‹ค. ๋‘ ๋…ผ๋ฌธ ๋ชจ๋‘ โ€œ๋ Œ์น˜ ๊ณต๊ฐ„์˜ ๊ณ ์ „ grasp ์ด๋ก ์„ RL ๋ณด์ƒ์œผ๋กœ ๋ฒˆ์—ญํ•œ๋‹คโ€๋Š” ๊ฐ™์€ ์ „๋žต์„ ์ทจํ•˜์ง€๋งŒ, CHORD๋Š” ์‚ฌ๋žŒ์˜ ๋ Œ์น˜๋ฅผ ๋ชจ์‚ฌ(matching)ํ•˜๊ณ  ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ์ตœ์•… ๋ฐฉํ–ฅ ๋ Œ์น˜ ์ €ํ•ญ๋ ฅ์„ ์ตœ๋Œ€ํ™”(worst-case isotropy)ํ•œ๋‹ค. ์ „์ž๋Š” ์‹œ์—ฐ ์˜์กด์ ยท๊ณผ์ œ ํŠนํ™”์ ์ด๊ณ  ํ›„์ž๋Š” ์‹œ์—ฐ ์—†์ด ๊ธฐํ•˜๋งŒ์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋œ๋‹ค.

๊ฐ™์€ Allegro Handยท๊ฐ™์€ in-hand reorientation์„ ๋‹ค๋ฃจ๋˜ ์„ผ์‹ฑ ์ฒ ํ•™์ด ์ •๋ฐ˜๋Œ€์ธ ์‚ฌ๋ก€๋กœ ViserDex ๋ฆฌ๋ทฐ๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค(์ด ๋…ผ๋ฌธ์ด ์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ—Œ [7]๋กœ ์ธ์šฉํ•œ๋‹ค). ViserDex๋Š” 3D Gaussian Splatting์œผ๋กœ ์‹œ๋ฎฌ ์‹œ๊ฐ ๋‹ค์–‘์„ฑ์„ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋ชจ๋…ธํ˜๋Ÿฌ RGB๋กœ ๋ฌผ์ฒด ์ž์„ธ๋ฅผ ์ถ”์ •ํ•ด ์žฌ๋ฐฐํ–ฅํ•œ๋‹ค. ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ ๊ทธ ๋ฐ˜๋Œ€ํŽธ ๊ทน๋‹จ์—์„œ โ€œ๋ฌผ์ฒด ์ƒํƒœ๋ฅผ ์•„์˜ˆ ์ถ”์ •ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹คโ€๋ฅผ ํƒํ–ˆ๋‹ค. Regrind ๋ฆฌ๋ทฐ์˜ retargeting-guided RL์ด โ€œ์‚ฌ๋žŒ ์‹œ์—ฐ์œผ๋กœ ํƒ์ƒ‰์„ ์ขํžŒ๋‹คโ€๋ผ๋ฉด, ์ด ๋…ผ๋ฌธ์€ โ€œ๋ฌผ๋ฆฌ ์ง€ํ‘œ๋กœ ํƒ์ƒ‰์„ ์ขํžŒ๋‹คโ€์— ํ•ด๋‹นํ•œ๋‹ค โ€” ๊ฐ™์€ ๋ชฉ์ (RL ํƒ์ƒ‰ ๋‚œ์ด๋„ ์™„ํ™”)์— ๋Œ€ํ•œ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์‚ฌ์ „ ์ง€์‹์˜ ์›์ฒœ์ด๋‹ค.

๊ธฐ๊ณ„ ์„ค๊ณ„ ์ชฝ์—์„œ๋Š” ๋Šฅ๋™ ํ‘œ๋ฉด(active surface) ๊ณ„์—ด๊ณผ ๋Œ€๋น„๋œ๋‹ค. Roller Grasper v2(ํšŒ์ „ ์†๋), Velvet Fingers(๋Šฅ๋™ ํ‘œ๋ฉด), wheeled fingers ๋“ฑ์€ ์†๋์— ์•ก์ถ”์—์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ถ”๊ฐ€ํ•ด ๋ฌผ์ฒด ์šด๋™์„ ๋งŒ๋“ ๋‹ค. ์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ์ด๋ฐฉ์„ฑ ์†๋์€ ์•ก์ถ”์—์ดํ„ฐ ์—†์ด ์ˆ˜๋™์  ๊ณก๋ฅ ๋งŒ์œผ๋กœ ๋ฐฉํ–ฅ ์„ ํ˜ธ๋ฅผ ๋งŒ๋“ ๋‹ค๋Š” ์ ์—์„œ ํ›จ์”ฌ ์ €๋ ดํ•˜์ง€๋งŒ, ๋Šฅ๋™ ํ‘œ๋ฉด์ด ์ œ๊ณตํ•˜๋Š” ์ œ์–ด ๊ถŒํ•œ์€ ์–ป์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค. ์ €์ž๋“ค์ด ๊ด€๋ จ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ง€์ ํ•œ โ€œ๊ธฐ๊ณ„์  prior๊ฐ€ ํ˜„๋Œ€ ํ•™์Šต ์ •์ฑ…๊ณผ ์ฒด๊ณ„์ ์œผ๋กœ ๊ฒฐํ•ฉ๋˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋‹คโ€๋Š” ๊ณต๋ฐฑ์„, ์ตœ์†Œํ•œ ํ•œ ์‚ฌ๋ก€๋กœ๋Š” ๋ฉ”์šด ์…ˆ์ด๋‹ค.

์š”์•ฝ

์ด ๋…ผ๋ฌธ์˜ ๊ธฐ์—ฌ๋Š” ๋‘ ๋ฌธ์žฅ์œผ๋กœ ์••์ถ•๋œ๋‹ค. (1) grasp map Gramian์˜ ์ตœ์†Œ ๊ณ ์œณ๊ฐ’ \lambda_{\min}(\mathbf{G}\mathbf{G}^\top)์„ dense reward shaping์œผ๋กœ ์“ฐ๋ฉด โ€” ์ ‘์ด‰ ์œ„์น˜๋งŒ์œผ๋กœ ๊ณ„์‚ฐ๋˜๊ณ  ์† ํ”„๋ ˆ์ž„์—์„œ ์ •์˜๋˜๋ฏ€๋กœ ๋ฐฐํฌ ๋น„์šฉ์ด 0์ด๋‹ค โ€” in-hand rotation ์ •์ฑ…์˜ ์„ฑ๊ณต๋ฅ ๊ณผ ์ง€์† ์‹œ๊ฐ„์ด ํฌ๊ฒŒ ์˜ค๋ฅธ๋‹ค. (2) Montana ์ ‘์ด‰ ์šด๋™ํ•™์ด ์‹œ์‚ฌํ•˜๋Š” ์ด๋ฐฉ์„ฑ ๊ณก๋ฅ ์„ ์‹ค๋ฆฌ์ฝ˜ ์†๋์œผ๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๋ฉด, ์ •์ฑ…์„ ์ „ํ˜€ ๋ฐ”๊พธ์ง€ ์•Š์•„๋„ off-axis ๊ต๋ž€์— ๋Œ€ํ•œ ๊ฐ•๊ฑด์„ฑ์ด ์˜ค๋ฅธ๋‹ค. ๋‘ prior๋Š” ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ palm tilt ์˜์—ญ์—์„œ ์ด๋“์„ ๋‚ด๋ฉฐ ์ƒ๋ณด์ ์œผ๋กœ ๊ฒฐํ•ฉํ•ด, ์‹ค๊ธฐ ํ‰๊ท  SR 24% โ†’ 83%, ์‹œ๋ฎฌ 18.2% โ†’ 71.0%๋ฅผ ๋งŒ๋“ ๋‹ค.

ํ•œ๊ณ„๋„ ๋ถ„๋ช…ํ•˜๋‹ค. ๋‘ prior ๋ชจ๋‘ ์›๊ธฐ๋‘ฅํ˜• ๋ฌผ์ฒด + ์† ํ”„๋ ˆ์ž„ ๊ณ ์ • ๋‹จ์ผ ํšŒ์ „์ถ•์ด๋ผ๋Š” ์ข์€ ์„ค์ •์— ์ตœ์ ํ™”๋˜์–ด ์žˆ๊ณ , ๊ตญ์†Œ prior์˜ ๊ฐ•์ฒด ์œ ๋„๋Š” ์‹ค์ œ ์Šน๋ถ€๋ฅผ ๊ฐ€๋ฅธ flat vs aligned ๊ฒฉ์ฐจ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•œ๋‹ค. q_{\mathrm{grasp}}๊ฐ€ โ€œgrasp map์˜ ๋ฌผ๋ฆฌโ€์ธ์ง€ โ€œ์ ‘์ด‰ ๊ฐœ์ˆ˜ ์œ ์ง€ ํœด๋ฆฌ์Šคํ‹ฑโ€์ธ์ง€๋„ ๋‹จ์ˆœ ๋Œ€์•ˆ๊ณผ์˜ ๋น„๊ต ์—†์ด๋Š” ๋ถ„๋ฆฌ๋˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ์™ธ๋ถ€ ๋ฒ ์ด์Šค๋ผ์ธ ๋น„๊ต, ์‹ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ์˜ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ ํ‘œ๊ธฐ, ์™ธ๋ถ€ ๊ต๋ž€์— ๋Œ€ํ•œ ํ†ต์ œ ์‹คํ—˜, sim-to-real ๊ธฐ์—ฌ๋„ ๋ถ„ํ•ด โ€” ์ €์ž๋“ค์ด ์Šค์Šค๋กœ ๋‚จ๊ธด ์ด ๋ชฉ๋ก์ด ๊ทธ๋Œ€๋กœ ํ›„์† ์—ฐ๊ตฌ ํ•ญ๋ชฉ์ด๋‹ค.

๊ทธ๋Ÿผ์—๋„ โ€œํ•™์Šต ํŒŒ์ดํ”„๋ผ์ธ๊ณผ ๊ธฐ๊ณ„ ์„ค๊ณ„๋ฅผ ๊ฐ™์€ ๋ฌผ๋ฆฌ ์–ธ์–ด๋กœ ๋™์‹œ์— ์†๋ณด๋Š”โ€ ์‹œ๋„๋Š” ๋“œ๋ฌผ๊ณ , ํŠนํžˆ ์ •์ฑ…์„ ๊ณ ์ •ํ•œ ์ฑ„ ์†๋๋งŒ ๊ต์ฒดํ•ด ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ๊ธฐ์—ฌ๋ฅผ ๋ถ„๋ฆฌํ•œ ์‹คํ—˜์€ ์ด๋Ÿฐ ์ฃผ์žฅ์—์„œ ๋งˆ๋•…ํžˆ ์žˆ์–ด์•ผ ํ•  ํ†ต์ œ์ธ๋ฐ๋„ ์ž์ฃผ ์ƒ๋žต๋˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ํ˜•ํƒœ(morphology)๋ฅผ ํ•™์Šต ์‹œ์Šคํ…œ์˜ ์ผ๊ธ‰ ์„ค๊ณ„ ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ๋‹ค๋ฃจ๋ ค๋Š” ํ๋ฆ„์—์„œ, ๋ฐฉ๋ฒ•๋ก ์ ์œผ๋กœ ์ฐธ๊ณ ํ•  ๋งŒํ•œ ์‚ฌ๋ก€๋‹ค.

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