๐UHAS ๋ฆฌ๋ทฐ
Code Link (IRVLUTD/UHAS_sim) โ Isaac Lab ์๋ฎฌ๋ ์ด์ , Apache-2.0
์ ์: Luis Felipe Casas, Robert Teal, Keval Shah, Abhijit Tadepalli, Wanxin Jin, Yu Xiang
Intelligent Robotics and Vision Lab, UT Dallas ยท Intelligent Robotics and Interactive Systems Lab, ASU
arXiv preprint (cs.RO), 2026-07-03 (ํ๋ก์ ํธ ํ์ด์ง ๊ธฐ์ค RSS 2026 Dexterous Manipulation ์ํฌ์ ํฌ์คํฐ)
- ๐ก ์๋ง๋ค ๊ด์ ์ยท๊ตฌ์กฐยท์๋ฏธ๊ฐ ์ ๋ถ ๋ค๋ฅด๋ค๋ ์ด์ ๋ก dexterous ์ ์ฑ ์ด embodiment์ ๋ฌถ์ฌ ๋ฒ๋ฆฌ๋ ๋ฌธ์ ๋ฅผ, ํ๋์ ๊ด์ ์ด ์๋๋ผ โ์ ์์ ๋์ธ ์ ์ค ๊ตฌ(canonical sphere)์ ๋ณํโ์ผ๋ก ์ ์ํด ํ์๋ ์ ์.
- โ๏ธ URDF๋ง ์์ผ๋ฉด ์๋ณ ๊ตฌ(๋ฐ์ง๋ฆ r=2l/\pi)์ ๊ตฌโ๏ธ์ ํ๋ฉด ๋์์ ์๋ ์์ฑํ๊ณ , ์ ์ฑ ์ ์๊ฐ๋ฝ๋ง๋ค ํ๋์ฉ ๋ถ์ driving plane์ ํ์ \Delta\theta์ ๊ทธ ์์ driving vector ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณ์ \Delta r โ 5 plane ร 2 vector = 15์ฐจ์ ์ฐ์ ํ๋ โ ๋ง ์ถ๋ ฅํ๋ฉฐ, Cascade Inverse Kinematics(CIK)๊ฐ ๋ฐ๋ณต ์ต์ ํ ์์ด ์ด๋ฅผ ์๋ณ ๊ด์ ๋ช ๋ น์ผ๋ก ๋๋๋ฆฐ๋ค(์ต๋ 150 Hz).
- ๐ฏ ํ๋ธ in-hand ์ฌ๋ฐฐํฅ์์ ์๋ณ ๊ฐ๋ณ ํ์ต 99.1~99.8%, ๋ค ์์ ํ๋์ ์ ์ฑ ์ผ๋ก ํ์ตํด๋ 98.7~99.5%๋ฅผ ์ ์งํ๊ณ , ํ์ต์์ ์ ์ธํ ์์ zero-shot์ผ๋ก Shadow 85.7%ยทMANO 98.1%๋ฅผ ๋์ง๋ง, 5์งโ4์ง ๊ต์ฐจ๋ 66.2~80.8%๋ก ๋ฌด๋์ง๊ณ ์ค๊ธฐ LEAP์ ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ํ๊ท 2.0ํ(๊ด์ ์ ์ด ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ 0.6)์ ๊ทธ์ณ sim-to-real ๊ฒฉ์ฐจ๊ฐ ํฌ๊ฒ ๋จ๋๋ค.
๐ Ping Review
๐ Ping โ A light tap on the surface. Get the gist in seconds.
๋ก๋ด ์์ผ๋ก ํ์ตํ ์กฐ์ ์ ์ฑ ์ ๊ทธ ์์์๋ง ๋๋ค. ๊ด์ ์์ ์ถ ๋ฐฐ์น๊ฐ ๋ค๋ฅด๊ณ , ๊ฐ์ ์ด๋ฆ์ ๊ด์ ์ด๋ผ๋ ํ์ ์ถ๊ณผ ๊ฐ๋๋ฒ์์ โ๊ทธ ๊ฐ๋๊ฐ ์๋ฏธํ๋ ์์ธโ๊ฐ ์๋ง๋ค ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๊ทธ๋์ ๊ทธ๋ฆฌํผ ์ค์ฌ์ ๋๊ท๋ชจ ๋ก๋ด ํ์ต์ด cross-embodiment๋ก ํ์ฅ๋๋ ๋์, dexterous hand ์ชฝ์ ์์ด ๋ฐ๋ ๋๋ง๋ค ํ๋ ๊ณต๊ฐยท๋ฐ์ดํฐยทํ์ต์ ์๋ก ์ง๋ ๊ดํ์ ๋จธ๋ฌผ๋ฌ ์๋ค.
UHAS์ ๋ต์ ๋จ์ํ๋ค. ํ๋์ ์์ ๊ด์ ์ด ์๋๋ผ ์์ด ๊ฐ์ธ๋ ๊ณต๊ฐ์ ๊ธฐํ๋ก ์ฐ์. ์ ์์ ์ ์ค ๊ตฌ๋ฅผ ํ๋ ๋์ฐ๊ณ , ์ ์ฑ ์ ๊ทธ ๊ตฌ๋ฅผ ์ด๋ป๊ฒ ์ฐ๊ทธ๋ฌ๋จ๋ฆด์ง๋ง ๊ฒฐ์ ํ๋ค. ์์ด ๋ฌด์์ด๋ โ๊ตฌ๋ฅผ ์ด๋ ๊ฒ ๋ณํํ๋ผโ๋ ๋ช ๋ น์ ์๋ฏธ๋ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ๋ณํ์ ์ค์ ๊ด์ ๊ฐ๋๋ก ๋๋๋ฆฌ๋ ์ผ์ ์๋ง๋ค ํ ๋ฒ์ฉ ๋ง๋ค์ด ๋๋ ๊ธฐ๊ตฌํ ๋ชจ๋(CIK)์ด ๋งก๋๋ค. ๊ด์ ๊ณต๊ฐ์ ์ด์ง์ฑ์ด ์ ์ฑ ์ด ์๋๋ผ ์ ์ฑ ์๋์ ์ปจํธ๋กค๋ฌ๋ก ๋ฐ๋ ค ๋ด๋ ค๊ฐ๋ค. ์ด ์์ด๋์ด์ ๋ฟ๋ฆฌ๋ ๊ฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ค์ RobotFingerPrint๊ฐ ๊ทธ๋ฆฌํผ ํ๋ฉด๊ณผ ๊ตฌ ์ฌ์ด ๋์์ ์ธ์ grasp์ ํฉ์ฑํ ๊ฒ์ธ๋ฐ, UHAS๋ ๊ทธ ๋์์ grasp ํํ์ด ์๋๋ผ ํ๋ ๊ณต๊ฐ ์์ฒด๋ก ์น๊ฒฉ์ํจ๋ค.

๊ฐ์(Fig. 1). ์ ์ฑ ์ ์ํ \mathbf{s}_t๋ก๋ถํฐ ํ๋ \mathbf{a}_t = ์ ์ค ๊ตฌ์ ๋ณํ์ ๋ด๊ณ , ์๋ง๋ค ์ค๋น๋ Cascade IK๊ฐ ์ด๋ฅผ ๊ฐ ์์ ๊ด์ ํ์ \mathbf{q}_t๋ก ๋ณํํ๋ค(LEAP, MANO, Allegro, Shadow).
ํต์ฌ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก :
๋จผ์ ์๋ณ ๊ตฌ๋ฅผ URDF์์ ์๋ ์์ฑํ๋ค. ํธ ์ ์์ธ์์ ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌ๊ณผ ์๋ ํ๋ ์์ ์ก๊ณ , ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌ์์ ์๋๊น์ง ํ๊ท ๊ฑฐ๋ฆฌ l๋ก๋ถํฐ
r=\frac{2l}{\pi}
๋ฅผ ๋ฐ์ง๋ฆ์ผ๋ก ์ผ๋๋ค(\pi/2 ๋ผ๋์, ์ฆ ์๋ฐ๋ฅ์์ ์๋๊น์ง ์ฝ 90^\circ ํธ์ ๋์). ๊ตฌ ์ค์ฌ์ ์๋ฐ๋ฅ ๋ฒ์ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก r๋งํผ ๋์ฐ๊ณ , +z๋ ์๋ฐ๋ฅ ๋ฐ๊นฅ ๋ฒ์ , +x๋ ์ค์ง ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ ํ๋ค. ๋ชจ๋ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ r๋ก ์ ๊ทํํ๋ฉด ์ ํฌ๊ธฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์ง์์ง ๋จ์ ๊ตฌ๊ฐ ๋จ๊ณ , ์ด๊ฒ์ด ๊ณต์ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ ์ขํ๊ณ๊ฐ ๋๋ค.
๊ตฌ ํ๋ฉด์ ์ (\theta,\phi)(\theta: ๋ฐฉ์๊ฐ, \phi: ๊ทน๊ฐ)๋ฅผ ์ ์์ชฝ ํ๋ฉด์ ํฌ์ํด ๋์์ ์ธ์ฐ๋ฉด, ์ ์์ธ๊ฐ ๋ฐ๋์ด๋ ๊ฐ ์ ํ๋ฉด์ ์ ๊ตฌ ์ขํ (\theta,\phi)๋ ๋ถ๋ณ์ด๋ค. ํ๋์ ์ด ํ๋ฉด์ ๋ณํ์ธ๋ฐ, ๋ถ๊ทน์ด ์๋ฐ๋ฅ์ ๊ณ ์ ๋์ด ์์ผ๋ฏ๋ก \Delta\phi๋ ๋ฒ๋ฆฌ๊ณ (\Delta\theta,\Delta r)๋ง ์ด๋ค. ์ ๋ฉด์ ์ ๋ณ ๋ณํ์ ์ฐจ์์ด ๋๋ฌด ํฌ๋ฏ๋ก ํฌ์ํ ์ ์ด ์์๋ก ํ๋ผ๋ฏธํฐํํ๋ค โ ๊ณ ์ ๋ฐฉ์๊ฐ์ ๋์ธ driving plane๋ค์ด \Delta\theta๋ฅผ, ๊ฐ plane ์์ ๊ณ ์ ๊ทน๊ฐ(\phi=60^\circ,120^\circ)์ ๋์ธ driving vector๋ค์ด \Delta r์ ๋ด๋นํ๊ณ , ๋๋จธ์ง ํ๋ฉด์ ๋ณด๊ฐ์ผ๋ก ์ฑ์ด๋ค. plane์ ์๊ฐ๋ฝ๋ง๋ค ํ๋์ฉ ๋ถ์ด๋ฏ๋ก
\dim(\mathbf{a}) = 5 + 2\times 5 = 15
์ฐจ์์ ์ฐ์ ํ๋์ด ๋๋ค(4์ง ์์ ์ฝ์ง ์์น์ plane์ ํ๋ ๋ณต์ ํด 5๋ก ๋ง์ถ๋ค).
์ญ๋ฐฉํฅ์ CIK๊ฐ ๋งก๋๋ค. ๊ด์ ์ ์๋์ ๋ฐฉ์๊ฐ \theta๋ฅผ ์ฃผ๋ก ์์ง์ด๋ lateral joint์ ๋ฐ๊ฒฝ rยท๊ทน๊ฐ \phi๋ฅผ ์ฃผ๋ก ์์ง์ด๋ encompassing joint๋ก ์๋ ๋ถ๋ฅํ ๋ค, lateral์ ์คํ๋ผ์ธ lookup table๋ก ์์ ์๊ฐ์ ํ๊ณ , encompassing์ ์๊ฐ๋ฝ ๊ธฐ๊ตฌํ ์ฌ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ๊ทผ์โ์์๋ก 1-D ๋ถ๋ถ๋ฌธ์ ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ์ ํํ ํ ๋ฒ์ฉ ํผ๋ค. ๋ฐ๋ณต ์์น ์ต์ ํ๊ฐ ์์ด ์ ์ฒด ํ์ดํ๋ผ์ธ์ด ์ฝ 150 Hz๋ก ๋๋ค.
์ฃผ์ ๊ฒฐ๊ณผ: (Isaac Lab ํ๋ธ ์ฌ๋ฐฐํฅ, 1000 ๋ณ๋ ฌ ํ๊ฒฝ, ์ํผ์๋๋น ๋ชฉํ 10๊ฐ, ์ฑ๊ณต๋ฅ / ์ฒซ ๋ํ ์ ํ๊ท ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์)
- ์๋ณ ๊ฐ๋ณ ํ์ต: Allegro 99.1/9.6, LEAP 99.7/9.8, Shadow 99.3/9.6, MANO 99.8/9.9 (Table 1)
- ๊ด์ ์ ์ด ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ: 98.5/9.2, 98.6/9.3, 98.0/9.1, 99.6/9.8 โ ์๋ฎฌ ๋จ์ผ ์์์๋ ์ฐจ์ด๊ฐ ํฌ์ง ์๋ค
- ๋ค ์ ๊ณต๋ ํ์ต(๋จ์ผ ์ ์ฑ ): 98.7~99.5๋ก ๊ฐ๋ณ ํ์ต๊ณผ ๋๋ฑ
- Zero-shot(๋์ ์์ ํ์ต์์ ์ ์ธ): Allegro 95.3, LEAP 95.5, MANO 98.1, Shadow 85.7 / 4.4ํ
- ๊ต์ฐจ ํํ(Table 2): 5์ง(Shadow+MANO)๋ก ํ์ต โ Allegro 66.2/1.9, LEAP 80.8/3.7. 4์ง๋ก ํ์ต โ Shadow 83.2/4.0, MANO 95.0/7.6
- 500 iter ํ์ธํ๋(Table 3): Shadow 85.7 โ 95.8 (๋ฐ๋ฐ๋ฅ ํ์ต์ ์ฝ 4,500 iter)
- ์ค๊ธฐ LEAP 10ํ ์ํ ํ๊ท ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ(Table 5): ๊ด์ ์ ์ด 0.6 < UHAS zero-shot 0.9 < multi-hand 1.1 < LEAP ์ ์ฉ 2.0
- ์ค๊ธฐ Allegro(๋ถ๋ก Table 13): zero-shot 0.8, multi-hand 2.1, Allegro ์ ์ฉ 2.1
๊ฒฐ๋ก :
โํ๋ ๊ณต๊ฐ์ ํต์ผํ๋คโ๋ ๋ชฉํ์ ๋ํด UHAS๋ ํ์ต์ด ์๋๋ผ ๊ธฐํ๋ก ๋ตํ๋ค. latent action์ ์คํ ์ธ์ฝ๋๋ก ๋ฝ๊ฑฐ๋(XL-VLA๋ฅ) ๋ฐ์ดํฐ๋ก retargeting์ ๋ฐฐ์ฐ๋ ๋์ , URDF์ ์ ์ค ๊ตฌ๋ง์ผ๋ก ํต์ผ ํํ์ ๊ตฌ์ฑํ๊ณ ๊ทธ ์ญ๋ณํ์ ๋ซํ ํํ์ ๊ฐ๊น์ด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ผ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ๋ค. ๋๋ถ์ ์ ์์ ๋ถ์ด๋ ๋ฐ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ํ ์ค๋ ํ์ ์๊ณ , ์ ์๋ค์ ์ฌ์ ํ์ต multi-hand ์ ์ฑ ๊ณผ โ๋น์ ์ ์์ ์ถ๊ฐํ๋โ ํ์ดํ๋ผ์ธ์ ํจ๊ป ๊ณต๊ฐํ๋ค. ๋ค๋ง ์๋ฎฌ ๋จ์ผ ์์์ ๊ด์ ์ ์ด ๋๋น ์ด๋์ด 1%p ์ํ์ ๋ถ๊ณผํ๊ณ , 5์งโ๏ธ4์ง ์ ์ด์ sim-to-real์์ ์ฑ๋ฅ์ด ํฌ๊ฒ ๋ฌด๋์ง๋ค๋ ์ ์์, ์ด ํํ์ ๊ฐ์น๋ ์์ง โํ๋์ ์ ์ฑ ์ผ๋ก ์ฌ๋ฌ ์์ ๊ตด๋ฆด ์ ์๋คโ๋ ๊ฐ๋ฅ์ฑ ์ฆ๋ช ์ ๋จธ๋ฌธ๋ค.
๐ Ring Review
๐ Ring โ An idea that echoes. Grasp the core and its value.
ํ ์ค๋ก ์์ํ๋ฉด
์ด ๋ ผ๋ฌธ์ cross-embodiment ์ ์ ์ด๋ฅผ ํํ ํ์ต ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋๋ผ ์ขํ๊ณ ๋ฌธ์ ๋ก ๋ค์ ์ธ์ด๋ค. ์๋ง๋ค ๋ค๋ฅธ ๊ฒ์ ๊ด์ ์ด์ง ์์ด ๋ฌผ์ฒด์ ๋ง๋๋ ๊ณต๊ฐ์ด ์๋๋ค โ ์ด๋ ์์ด๋ ๊ฒฐ๊ตญ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๋๋ฌ์ผ ๋๋ต ๊ตฌํ์ ์์ ๊ณต๊ฐ ์์์ ์ ์ด ํจํด์ ๋ง๋ ๋ค. ๊ทธ๋ ๋ค๋ฉด ์ ์ฑ ์ด ๋งํด์ผ ํ๋ ๊ฒ์ โ16๋ฒ ๊ด์ ์ 0.3 rad ๊ตฝํ๋ผโ๊ฐ ์๋๋ผ โ์ด ๋ฐฉ์๊ฐ ์ชฝ ํ๋ฉด์ ์์ผ๋ก 0.4๋งํผ ๋ฐ์ด๋ผโ์ฌ์ผ ํ๋ค. ์ด ๋ฌธ์ฅ์ Allegro์์๋ Shadow์์๋ ์ฌ๋ ์์์๋ ๊ฐ์ ๋ป์ด๊ณ , ๊ทธ ๋ฌธ์ฅ์ ๊ฐ ์์ ๊ด์ ์ธ์ด๋ก ๋ฒ์ญํ๋ ์ผ์ ์ ์ฑ ์ด ์๋๋ผ ์๋ง๋ค ํ ๋ฒ ๋ง๋ค์ด ๋๋ ์ฌ์ (dictionary), ์ฆ CIK๊ฐ ๋งก๋๋ค. ์ ์ฑ ์ embodiment๋ฅผ ๋ฐฐ์ฐ์ง ์๊ณ , ๋์ embodiment๊ฐ ์ ์ฑ ์๋์์ ํก์๋๋ค.
๋ฐฐ๊ฒฝ: ์ ์์ด ๋ฐ๋๋ฉด ์ฒ์๋ถํฐ ๋ค์์ธ๊ฐ
์ต๊ทผ ๋ก๋ด ํ์ต์ ํ์ฅ์ ์๋น ๋ถ๋ถ ํํ ๊ทธ๋ฆฌํผ์์ ์ผ์ด๋ฌ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌํผ๋ ์ฌ์ค์ 1-DoF ๊ฐํ๋ผ embodiment ์ฌ์ด ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ด ์๋ช ํ๊ฒ ์ ๋ ฌ๋์ง๋ง, dexterous hand๋ ๊ทธ๋ ์ง ์๋ค. ๊ด์ ์, ์ถ ๋ฐฐ์น, ์ธ๋์ก์ถ์์ด์ ์ ๋ฌด, ์ ์ด ์ธํฐํ์ด์ค๊ฐ ์ ๋ถ ๋ค๋ฅด๊ณ , ๋ฌด์๋ณด๋ค ๊ด์ ๊ฐ๋ ๋ฒกํฐ์ ๊ฐ ์ฑ๋ถ์ด ๊ฐ๋ ์๋ฏธ๊ฐ ์๋ง๋ค ๋ค๋ฅด๋ค. ๊ทธ๋์ ๊ธฐ์กด dexterous ์์คํ ๋๋ถ๋ถ์ embodiment๋ณ ํ๋ ๊ณต๊ฐยท๋ฐ์ดํฐ์ ยท์ฌํ์ต์ ์์กดํ๋ค.
์ด ๊ณต๋ฐฑ์ ๋ฉ์ฐ๋ ค๋ ์๋๋ ํฌ๊ฒ ์ธ ๊ฐ๋๋ค.
- ํ๋ ํค๋ ๋ถ๋ฆฌ: CrossFormer์ฒ๋ผ ๊ณต์ ๋ฐฑ๋ณธ์ embodiment๋ณ head๋ฅผ ๋ถ์ธ๋ค. ํค๋๋ง๋ค ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ํ์ํ๋ค.
- ์ ์ฌ ํ๋(latent action): XL-VLA ๋ฆฌ๋ทฐ์ฒ๋ผ ์ฌ๋ฌ ์์ ๊ด์ ๊ถค์ ์ ์คํ ์ธ์ฝ๋๋ก ๊ณต์ latent์ ๋ฐ์ด ๋ฃ๋๋ค. ํต์ผ์ ๋์ง๋ง latent ์์ฒด๋ฅผ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ๋ฐฐ์์ผ ํ๊ณ , ํ์ต์ ํฌํจ๋์ง ์์ ์์ ์ธ์ฝ๋/๋์ฝ๋๊ฐ ์๋ค.
- ์ ์ค ๊ด์ ๊ณต๊ฐ: ์๋ค์ ๊ณตํต ๊ด์ ์ ์๋ก ์ฌ์ํ๋ค. ๊ด์ ์ยท๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๋ค๋ฅด๋ฉด ์ฌ์์ด ์ต์ง์ค๋ฌ์์ง๋ค.
UHAS๊ฐ ์ ์๋ ์๋ฆฌ๋ ๋ค ๋ฒ์งธ๋ค โ ๊ธฐํ ํํ. ์ ์๋ค์ด ์ง์ ์๋ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ D(R,O) Grasp(๋ก๋ด-๋ฌผ์ฒด ์ํธ์์ฉ์ ํต์ผ ํํ)์ ๊ฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ค์ RobotFingerPrint(๊ทธ๋ฆฌํผ ํ๋ฉด์ ๊ณผ ์ ์ค ๊ตฌ ์ฌ์ด ์กฐ๋ฐ ๋์์ผ๋ก grasp ํฉ์ฑ)์ธ๋ฐ, ์ด๋ค์ ๋ชจ๋ ์ ์ ์ธ grasp์ ํํํ๋ ๋ฐ ๊ตฌ๋ฅผ ์ผ๋ค. UHAS์ ํ ๊ฑธ์์ ์ฌ๊ธฐ์ โ๊ตฌ ๋ณํ ๊ทธ ์์ฒด๋ฅผ ํ๋์ผ๋ก ์ผ๋๋คโ๋ก ๋์๊ฐ ๊ฒ์ด๋ค. ์ ์ ํํ์์ ๋์ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ผ๋ก์ ์น๊ฒฉ์ด ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ์ค์ง์ ์ ๊ท์ฑ์ด๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ 1: URDF์์ ๊ตฌ๋ฅผ ๋ฝ๋๋ค

์๋ณ ์ ์ค ๊ตฌ์ ์๋ ์์ฑ(Fig. 2). URDF โ ํธ ์ ์์ธ์์ ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌยท์๋ ํ๋ ์ ์๋ณ โ ํ๊ท ์๋ ๊ฑฐ๋ฆฌ l=(l_1+l_2+l_3+l_4)/4๋ก๋ถํฐ r=2l/\pi โ ์๋ฐ๋ฅ ๋ฒ์ ์๋ก r๋งํผ ๋์ด ๊ตฌ ์ค์ฌ โ x์ถ์ ์ค์ง ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ก์ ์ ์ค ๋ฐฉํฅ.
์ ์ฐจ๋ ์ ๋ถ ๊ธฐ๊ตฌํ ๋ถ์๊ณผ ๊ธฐํ ์ ๊ทํ๋ก๋ง ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ค. ํธ ์(fingertip ๋ฒ์ ์ด ์๋ฐ๋ฅ ๋ฒ์ ๊ณผ ๋๋ต ์ ๋ ฌ๋) ์์ธ์์ ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌ์ ์๊ฐ๋ฝ ๋ฟ๋ฆฌ ์์น๋ค์ ํ๊ท ์ผ๋ก ์ก๊ณ , ๊ฑฐ๊ธฐ์ ์๋๊น์ง ํ๊ท ๊ฑฐ๋ฆฌ l์ ์ฌ์
r=\frac{2l}{\pi}
๋ก ๋ฐ์ง๋ฆ์ ์ ํ๋ค. ์ด ์์ 2/\pi์ ์๋ฏธ๋ โ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌ์์ ์๋๊น์ง๊ฐ ๊ตฌ ์์์ ๋๋ต 90^\circ ํธ๊ฐ ๋๊ฒโ ๋ง์ถ ๊ฒ์ด๋ค โ ์ฆ ๊ตฌ๊ฐ ์์ ์์ฐ์ค๋ฌ์ด ํ์ง ์์ ๊ณต๊ฐ ์์ ๋์ด๋๋ก ํ๋ ์ฒ๋ ์ ํ์ด๋ค.
๊ตฌ ์ขํ๊ณ๋ +z = ์๋ฐ๋ฅ ๋ฐ๊นฅ ๋ฒ์ , +x = ์ค์ง ๋ฐฉํฅ, y๋ ์ค๋ฅธ์ ๋ฒ์น์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ๋๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก ๋ชจ๋ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ r๋ก ๋๋ ๋จ์ ๊ตฌ๋ก ์ ๊ทํํ๋ฉด ์ ํฌ๊ธฐยท์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์์ ๋ฌด๊ดํ ๊ณต์ ์ขํ๊ณ๊ฐ ์์ฑ๋๋ค. ์๋ณ ์ค์ r๊ณผ ๊ตฌ ์ค์ฌ์ ๋ฐ๋ก ๋ณด๊ด๋์ด ๋์ค์ CIK๊ฐ ์ด๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ์ฃผ๋ชฉํ ์ ์ ์ด ๊ณผ์ ์ ํ์ต๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ ์ฌ๋ ๊ฐ์
๋ ์๋ค๋ ๊ฒ์ด๋ค. URDF ํ๋๋ฉด ์ ์์ด ์ด ํํ์ ๋ค์ด์จ๋ค. ์ ์๋ค์ด ๊ณต๊ฐ ์ ์ฅ์์ โBring Your Own Handโ ๊ฐ์ด๋(docs/add_hand.md)๋ฅผ ๋ฃ์ ์ ์์๋ ์ด์ ๊ฐ ์ฌ๊ธฐ ์๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ 2: ๊ตฌ ํ๋ฉด๊ณผ ์ ํ๋ฉด์ ๋ถ์ธ๋ค

ํต์ผ ์ ํ๋ฉด ๋์์ ๊ตฌ์ฑ(Fig. 3). (a) ๊ตฌ ํ๋ฉด ๊ท ์ผ ์ํ๋ง โ (b) ๊ฐ ์ ์ ๊ตฌ๋ฉด ์ขํ (\theta,\phi)์ ๋ฐ๊นฅ ๋ฒ์ ๊ณ์ฐ โ (c) ์ ์์ชฝ ํ๋ฉด์ผ๋ก ํฌ์ํด ์กฐ๋ฐ ๋์ ์์ฑ โ (d) ์ ์์ธ๊ฐ ๋ฐ๋์ด๋ ๊ฐ ํ๋ฉด์ ์ ๊ตฌ๋ฉด ์ขํ๋ ๊ทธ๋๋ก.
ํต์ฌ์ (d)๋ค. ์ ํ๋ฉด์ ์ 3D ์์น๋ ๊ด์ ํ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํ์ง๋ง ๊ทธ ์ ์ ๋ถ์ (\theta,\phi) ๋ผ๋ฒจ์ ๊ณ ์ ์ด๋ค. ์ด ํ์ ๋ถ๋ณ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ ๋์ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ์์ด ๊ณตํต์ ๊ตฌ๋ฉด ์ขํ ๋๋ฉ์ธ์ ๊ณต์ ํ๊ฒ ๋๊ณ , โ๊ตฌ ์ (\theta,\phi) ์ง์ ์ ๋ฐ๊ฒฝ r'๋ก ์ฎ๊ฒจ๋ผโ๋ผ๋ ๋ช ๋ น์ด ๋ชจ๋ ์์์ ๋์ผํ๊ฒ ํด์๋๋ค. ๊ด์ ๊ฐ๋๋ผ๋ embodiment ๊ณ ์ ์ธ์ด ๋์ , ๊ตฌ๋ฉด ์ขํ๋ผ๋ ๊ณตํต ์ธ์ด๊ฐ ์๊ธด ์ ์ด๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ 3: ๊ตฌ๋ฅผ ์ด๋ป๊ฒ ์ฐ๊ทธ๋ฌ๋จ๋ฆด ๊ฒ์ธ๊ฐ โ 15์ฐจ์ ํ๋

UHAS์ ๊ตฌ ๋ณํ ํ๋ผ๋ฏธํฐํ(Fig. 4). (a) driving plane ์ด๊ธฐ ๋ฐฐ์น(์์์ ๋ณธ ๊ทธ๋ฆผ, ์ฌ๊ธฐ์๋ 4๊ฐ) โ (b) plane์ ํ์ ์์ผ lateral ๋ณํ \Delta\theta ์ ์ด โ (c) plane ์ driving vector์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณ์๋ก \Delta r ์ ์ด โ (d) ๋ณด๊ฐ์ผ๋ก ๋ณต์ํ ์ต์ข ๋ณํ ๊ตฌ.
ํ๋ฉด์ ํ๋ํ๋์ ๋ณํ์ ์ง์ ๋ด๋ณด๋ด๋ ๊ฒ์ ์ฐจ์์ด ๊ฐ๋น๋์ง ์๋๋ค. ๊ทธ๋์ ๋ ๋จ๊ณ๋ก ์์ถํ๋ค.
์ฒซ์งธ, ๋ณํ์ ์์ ๋๋ฅผ ์ค์ธ๋ค. ์ ๊ทํ๋ ๊ธฐ์ค ๊ตฌ ์ ์ ์ (\theta,\phi,r)๋ก ์ฐ๋ฉด(r=1์ด ๋ฏธ๋ณํ), ์ค์ ๋ก ์ฐ๋ ์ฑ๋ถ์ (\Delta\theta,\Delta r) โ ์ ๋ฐฉํฅ ๊ฐ๋ณ์์ ๋ฐ๊ฒฝ ํฝ์ฐฝ/์์ถ โ ๋ ๊ฐ๋ฟ์ด๋ค. \Delta\phi๋ฅผ ๋ฒ๋ฆฐ ๊ทผ๊ฑฐ๋ UHAS ๊ตฌ์ฑ ์์ฒด๋ค: ๊ตฌ์ ๋ถ๊ทน์ด ์๋ฐ๋ฅ ํ๋ ์์ ๊ฐ์ฒด๋ก ๊ณ ์ ๋์ด ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ทน๊ฐ ๋ฐฉํฅ ๋ณํ์ ์๋ฐ๋ฅ ์์ฒด๋ฅผ ์์ง์ด๋ ๊ฒ๊ณผ ์ค๋ณต๋๋ค.
๋์งธ, ํฌ์ํ ์ ์ด ์์๋ก ํ๋ผ๋ฏธํฐํํ๋ค. ๊ตฌ ์ค์ฌ์ ์ง๋๋ฉด์ ๊ณ ์ ๋ฐฉ์๊ฐ \theta_{\text{plane}}์ ๋์ธ ํ๋ฉด๋ค(driving plane)์ด \Delta\theta๋ฅผ ๋ด๋นํ๊ณ , ๊ฐ plane ์์์ ๊ณ ์ ๊ทน๊ฐ์ ๋์ธ ์ ์ด์ ๋ค(driving vector)์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณ์๊ฐ \Delta r์ ๋ด๋นํ๋ค. ๋๋จธ์ง ํ๋ฉด์ ๋ณด๊ฐ์ผ๋ก ์ฑ์ด๋ค โ \Delta\theta๋ ์ด์ plane ๊ฐ๋ค์ ๋ณด๊ฐ, \Delta r์ (\theta,\phi) ํ๋ผ๋ฏธํฐ ๊ณต๊ฐ์์์ 2์ฐจ์ ๋ณด๊ฐ.
plane์ ์๊ฐ๋ฝ์ ์ ๋ ฌ์ํค๋ฉด(๊ฐ ์๊ฐ๋ฝ ํ๋์ฉ) 5 plane ร 2 vector ๊ตฌ์ฑ์์
\dim(\mathbf{a}) = 5 + 2\times 5 = 15
์ด ๋๋ค. ๋ถ๋ก B์ ๊ตฌํ ์ธ๋ถ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค. driving vector๋ \phi=60^\circ์ \phi=120^\circ์ ๋ฑ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๋์ด๊ณ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณ์ ๋ฒ์๋ [-2,2]๋ค. lateral ํ๋์ ๊ฐ ์์ lookup table์ ์ ์ฅ๋ ๊ทน๋จ๊ฐ์ผ๋ก ํด๋ฆฌํ๋๋ค. 4์ง ์์ ์ฝ์ง ๋ฐฉ์๊ฐ ์์น์ plane์ ํ๋ ๋ ๋ณต์ ํด 5-plane ํ์์ ๋ง์ถ๋, ๋ณต์ ๋ plane์ \Delta\theta,\Delta r์ ํ๊ท ๋ธ ๋ค ๋ณด๊ฐ์ ๋ค์ด๊ฐ๋ค.
ํ ๊ฐ์ง ํฅ๋ฏธ๋ก์ด ์ค๊ณ ๊ฒฐ์ ์ด ์๋ค. ๋ฐ๊ฒฝ์ด ์์๊ฐ ๋ ๊ตฌ ์ ์ CIK ํธ์ถ ์ ์ ๋ฒ๋ ค์ง๊ณ , ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ๋๋ฌ ๋์ ์ ์ด ํ๋๋ ๋จ์ง ์์ encompassing ๊ด์ ์ ์์ ํ์ ์์ธ๋ก ๋ช ๋ น๋๋ค. ์ ์๋ค์ ์์ ๋ฐ๊ฒฝ ๋ณํ์ ํ์ฉํ๋ ํธ์ด ๋์ ์ธ ํ๋ธ ์ฌ๋ฐฐํฅ์์ ์ฑ๋ฅ์ด ํฌ๊ฒ ๋ซ๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ํ๋ค โ ๊ฒฉ๋ ฌํ ์ฌ๋ฐฐ์น ์ค ์๊ฐ๋ฝ์ ๋น ๋ฅด๊ฒ ์ ์ ์ ์๊ฒ ํด ์ฃผ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ค์ ๋งํด โ๊ตฌ ๋ณํโ์ด๋ผ๋ ๋งค๋ํ ๊ธฐํ ์์ ๋ ์ค์ ๋ก๋ ํ๋ ํ์๋ผ๋ ์ด์ฐ ๋์์ ๋ท๋ฌธ์ผ๋ก ํฌํจํ๊ณ ์๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ 4: Cascade Inverse Kinematics โ ๋๋๋ฆฌ๋ ๊ธธ

๊ด์ ๋ถ๋ฅ์ CIK(Fig. 5). (a) lateral joint โ ์๋์ ๋ฐฉ์๊ฐ \theta๋ฅผ ์ฃผ๋ก ๋ฐ๊พธ๋ ์ข์ฐ ์ด๋. (b) encompassing joint โ ๋ฐ๊ฒฝ r๊ณผ ๊ทน๊ฐ \phi๋ฅผ ์ฃผ๋ก ๋ฐ๊พธ๋ฉฐ ์๊ฐ๋ฝ์ด ๊ตฌ ํ๋ฉด์ ๊ฐ๊ธฐ๊ฒ ํ๋ค. (c) ๋ณํ๋ ๊ตฌ๋ฅผ ์ ๋ ฅ์ผ๋ก ๋ฐ์ ์๊ฐ๋ฝ ์ฌ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ์์ฐจ์ ์ผ๋ก ํ์ด ๊ด์ ํ์์ ์ถ๋ ฅํ๋ cascade.
์ผ๋ฐ ์์น IK ์๋ฒ๋ ๋ฐ๋ณต ์ต์ ํ๋ผ ์ค์๊ฐ dexterous ์ ์ด์ ๋ฌด๊ฒ๋ค. CIK๋ UHAS์ ๊ธฐํ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ด์ฉํด ๋ฌธ์ ๋ฅผ ๋ ์ข ๋ฅ์ ํจ์ฌ ์ฌ์ด ๋ถ๋ถ๋ฌธ์ ๋ก ์ชผ๊ฐ ๋ค.
(1) ๊ด์ ๋ถ๋ฅ. ์๋ง๋ค URDF์์ ํ ๋ฒ, ํธ ์ ๊ธฐ์ค ์์ธ์์ ๊ฐ ๊ด์ ์ ๊ฐ๋๋ฒ์ ์ ์ฒด๋ก ํ์ผ๋ฉฐ ๋๋จธ์ง๋ฅผ ๊ณ ์ ํ ์ฑ ์๋ ๊ตฌ๋ฉด ์ขํ (\theta,\phi,r)์ ๋ณํ๋ฅผ ์๊ธฐ๊ตฌํ์ผ๋ก ๊ธฐ๋กํ๋ค. \theta๋ฅผ ์ฃผ๋ก ๋ฐ๊พธ๋ฉด lateral, rยท\phi๋ฅผ ์ฃผ๋ก ๋ฐ๊พธ๋ฉด encompassing์ด๋ค. ๊ด์ ํ์ ์ถ์ด ์๋์ ํฅํด ์์ด ํ์ ์ด ์ ๋งคํ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋๋จธ์ง ๊ด์ ์ ๋ถ๋ถ์ ์ผ๋ก ๊ตฝํ ๋ค ๋ค์ ํ๋๋ค.

๊ด์ ๋ถ๋ฅ ์ ์ฐจ(Fig. 8). (a) ์๋ ๋ฐฉ์๊ฐ \theta์ ๋ํ ์ํฅ์ผ๋ก lateral joint ํ์ . (b) ์๋ ๋ฐ๊ฒฝ rยท๊ทน๊ฐ \phi์ ๋ํ ์ํฅ์ผ๋ก encompassing joint ํ์ .
(2) Lateral: lookup table. ๊ฐ lateral ๊ด์ ์ ๊ท ์ผ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ํ์ผ๋ฉด์, ๋งค ์ํ๋ง๋ค ๊ทธ ๊ฐ์ ๊ณ ์ ํ๊ณ ๋ฏธ๋ณํ ๊ธฐ์ค ๊ตฌ ์์์ encompassing ๊ด์ ๋ค์ ํผ ๋ค ๊ฒฐ๊ณผ ์๋ ๋ฐฉ์๊ฐ \theta_{\text{fingertip}}์ ๊ธฐ๋กํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฉด q_{\text{lateral}}\mapsto\theta_{\text{fingertip}} ์ฌ์์ด ์คํ๋ผ์ธ์ผ๋ก ์์ฑ๋๋ค. ์ถ๋ก ์์๋ ์ ์ฑ ์ด ๋ธ \Delta\theta๋ก๋ถํฐ
\theta_{\text{fingertip}}=\theta_{\text{initial}}+\Delta\theta
๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๊ณ (\theta_{\text{initial}}์ ๊ฐ๋๋ฒ์ ์ค์์ ์ค๋ฆฝ ์์ธ), ํ ์ด๋ธ ์ญ์กฐํ๋ก ์์ ์๊ฐ์ ๊ด์ ๊ฐ์ ์ป๋๋ค.
(3) Encompassing: ๊ทผ์โ์์ cascade. lateral์ด ์ ํด์ง ๋ค, encompassing ๊ด์ ์ ์๊ฐ๋ฝ ์ฌ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ์์๋๋ก ํผ๋ค. ๊ด์ i๋ง๋ค ์ด๋ฏธ ๊ณ์ฐ๋ ๋ถ๋ชจ ๊ด์ ๊ฐ์ผ๋ก ์๊ธฐ๊ตฌํ์ ๋๋ ค ๊ด์ i์ ๊ทธ ํ์ ๋งํฌ๋ค์ ๋์ํ๋ ๋ชฉํ ๊ตฌ ํ๋ฉด์ ์ ๊ด์ i์ ๊ตญ์ ์ขํ๊ณ๋ก ์ฎ๊ธด ๋ค, ๊ทธ ์ ๋ค์ ๋ณํ ๊ตฌ ํ๋ฉด์ ์ฌ๋ฆฌ๋ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ง์ ๊ณ์ฐํ๋ค. ๊ฐ ๊ด์ ์ด ๋จ์ผ forward pass์์ ์ ํํ ํ ๋ฒ์ฉ ํ๋ฆฌ๊ณ ๋ฐ๋ณต ์ต์ ํ๊ฐ ์๋ค. ์๊ฐ๋ฝ๋ค์ UHAS ์ ์ํ์์ ๊ธฐ๊ตฌํ์ ์ผ๋ก ๋ ๋ฆฝ์ด๋ฏ๋ก ์๊ฐ๋ฝ๋ณ๋ก๋ ๋ณ๋ ฌ์ ์ด๋ค.
๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ์ ์ฒด CIK ํ์ดํ๋ผ์ธ์ด ์ฝ 150 Hz๋ก ๋๋ค. ์ ์๋ค์ ์ค๊ธฐ์์ CIK๊ฐ ๋ณ๋ชฉ์ด์๋ ์ ์ ์๊ณ , ์ง์ฐ์ ์ง๋ฐฐ์ ์์ธ์ LEAP ์๊ณผ์ ์๋ฆฌ์ผ ํต์ ๊ณผ AprilTag ๊ธฐ๋ฐ ๋ฌผ์ฒด ์์ธ ์ถ์ ์ด์๋ค๊ณ ๋ช ์ํ๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ 5: ํ๋๋ง ํต์ผํด์๋ ๋ถ์กฑํ๋ค โ ๊ด์ธก๋ ๊ตฌ ์ขํ๊ณ๋ก
ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ ํต์ผํด ๋๊ณ ๊ด์ธก์ ์์ ๊ด์ ๊ฐ์ ๋ฃ์ผ๋ฉด ์ ์ฑ ์ ์ฌ์ ํ embodiment์ ๋ฌถ์ธ๋ค. ๊ด์ ๊ฐ์ ์๋ฏธ์ ์์น ๋ฒ์๊ฐ ์๋ง๋ค ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๊ทธ๋์ UHAS๋ ๊ด์ธก๋ ์ ํ๋ฉด ๋์ ์์์ ์ฌ๊ตฌ์ฑํ๋ค.
์๊ฐ๋ฝ๋ง๋ค ๊ธฐ๊ตฌํ ์ฌ์ฌ์ ๋ฟ๋ฆฌ์์ ์๋๊น์ง 7๊ฐ ๋ฑ๊ฐ๊ฒฉ ์ ์ผ๋ก ์ด์ฐํํ๊ณ , ๊ฐ ์ ์ ๋ถ๋ชจ ๊ด์ ์ ์ ์ค ๊ตฌ ์ ์ต๊ทผ์ ํ๋ฉด ๋์์ผ๋ก ์ ํ๋ค. ์ ์ ์์น๋ ์๊ธฐ๊ตฌํ์ผ๋ก, ์ ์๋ยท๊ฐ์๋๋ ํ์ฌ ๊ด์ ํ์์์ ํ๊ฐํ ์์ฝ๋น์์ผ๋ก ๊ตฌํ๋ค. ๋ณธ๋ฌธ ์ ์ฑ ๋ค์ ์ด ์ค ์๊ฐ๋ฝ๋น 2์ (์ค๊ฐ์ ๊ณผ ์๋)๋ง ์ด๋ค. ๋ชจ๋ ์์นยท์๋๋ ์ ์ค ๊ตฌ ์ขํ๊ณ์์ ํํ๋๊ณ ์๋ณ ๋ฐ์ง๋ฆ r๋ก ์ ๊ทํ๋๋ค. 4์ง ์์ ์ฝ์ง ๊ด์ธก์ ๋ณต์ ํด ์ฐจ์์ ๋ง์ถ๋ค.

๋ค ์์ ๊ฑธ์น ๋ํ(homogeneous) ๊ด์ธก์ (Fig. 9). ์๊ฐ๋ฝ ์ฌ์ฌ์ ๋ฐ๋ผ ์ก์ ์ ๋ค โ ์๋ง๋ค ๊ด์ ์์ ์ฌ์ฌ ๊ธธ์ด๊ฐ ๋ฌ๋ผ๋ ์ ์ฑ ์ด ๋ณด๋ ๊ฒ์ ๊ตฌ ์ขํ๊ณ์์ ์ ๊ทํ๋ ๊ฐ์ ๊ฐ์์ ์ ์ด๋ค.
์ด ๋ถ๋ถ์ด ์ฌ์ค ๋ ผ๋ฌธ์ ์ ๋ฐ์ด๋ค. โํต์ผ ํ๋ ๊ณต๊ฐโ์ด๋ผ๋ ์ ๋ชฉ์ด ๊ฐ๋ฆฌํค๋ ๊ฒ๋ณด๋ค ์ค์ ๋ก ํต์ผ๋ ๊ฒ์ ๋ ๋ง๋ค โ ํ๋, ๊ด์ธก, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ (๋ค์ ๋์ฌ) ๋ณด์์ ์ ๊ทํ ํญ๊น์ง ์ ์ฌ์ด์ ์ ๋ ฌ๋์ด์ผ ๋จ์ผ ์ ์ฑ ์ด ์ฑ๋ฆฝํ๋ค.
์ง๊ด: ์ ํํ ๊ตฌ์ธ๊ฐ
์ธ ๊ฐ์ง๊ฐ ๊ฒน์น๋ค.
์ฒซ์งธ, ์์(topology)์ด ์์ ๊ฐ์๋ฅผ ์ง์ด๋ค. ๊ด์ ๊ณต๊ฐ์ ์ฐจ์์ ์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์ยท๊ด์ ์์ ์ข ์๋์ง๋ง, ๊ตฌ๋ฉด์ ์ฐ์์ด๊ณ ๋ซํ ์์ผ๋ฉฐ ์๊ฐ๋ฝ์ด ๋ช ๊ฐ๋ ๊ฐ์ (\theta,\phi) ๋๋ฉ์ธ์ ๊ฐ๋๋ค. 4์ง์ 5์ง๋ฅผ ๊ฐ์ ํํ์ ๋ฃ์ ์ ์๋ ๊ฒ์ ํํ์ด ์๊ฐ๋ฝ์ ์ธ์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค(๊ทธ๋ผ์๋ driving plane์ ์๊ฐ๋ฝ์ ์ ๋ ฌ๋๋ฏ๋ก ๊ฐ์ ์์กด์ด ๋ท๋ฌธ์ผ๋ก ๋ค์ ๋ค์ด์จ๋ค โ ์๋ ๋นํ ์ฐธ์กฐ).
๋์งธ, ์กฐ์ ํ๋์ ์๋น์๊ฐ ์ค์ ๋ก ๋ฐ๊ฒฝยท๊ฐ๋ ์ด๋์ด๋ค. ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ฐ์ธ๊ณ , ์กฐ์ด๊ณ , ๊ตด๋ฆฌ๋ ๋์์ โ๋ฌผ์ฒด ์ค์ฌ ์์ ๊ณต๊ฐ ์ฃผ์์ ํ์๋ ๋ฐ๊ฒฝยท๊ฐ ์ํธ์์ฉโ์ผ๋ก ์ฝํ๋ค. ๊ตฌ ๋ณํ์ ์ด ๋ถ๋ฅ์ ํ๋์ ์ ์ฐจ์์ผ๋ก ์ ํํ ๋ด๋๋ค. ๋ฐ๋๋ก ๋งํ๋ฉด ์ด ์์ ๊ฐ ์ ๋ง์ง ์๋ ์กฐ์(์ ๋ฐ ํ์น, ๋๊ตฌ ์ฌ์ฉ, ํ ์๊ฐ๋ฝ ์ ์ด)์์๋ ํํ๋ ฅ์ด ์์ฌ์ค๋ฝ๋ค.
์ ์งธ, ์ญ๋ณํ์ด ์ธ๋ค. ์ด ํํ์ด ์ค์ฉ์ ์ธ ์ง์ง ์ด์ ๋ค. ํต์ผ ํํ์ ๋ง๋๋ ๊ฒ ์์ฒด๋ ์ด๋ ต์ง ์์ง๋ง โ latent๋ ์ ์ค ๊ด์ ๊ณต๊ฐ๋ ๋ค ํต์ผ ํํ์ด๋ค โ ๊ทธ๊ฒ์ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ๊ด์ ๋ก ๋๋๋ฆฌ๋ ๋น์ฉ์ด ๋ฌธ์ ๋ค. ๊ตฌ ๋ณํ์ ๊ด์ ์ญํ ์ \theta ๋ด๋น(lateral)๊ณผ r,\phi ๋ด๋น(encompassing)์ผ๋ก ์์ฐ์ค๋ฝ๊ฒ ๋ถ๋ฆฌํด ์ฃผ๊ณ , ์ด ๋ถ๋ฆฌ ๋์ IK๊ฐ lookup + 1-D ์์ฐจ ํด๋ก ๋ฌด๋์ง๋ค. ์ฆ ํํ์ ๊ธฐํ๊ฐ ์ญ๋ณํ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋ฏธ๋ฆฌ ์ ํด ์ค๋ค. ์ด๊ฒ์ด UHAS์ ์ค๊ณ์์ ๊ฐ์ฅ ์ ๋ง๋ฌผ๋ฆฐ ๋ถ๋ถ์ด๋ค.
์คํ: ์ ์

์คํ ์ ์ (Fig. 6). (a) Isaac Lab ์๋ฎฌ๋ ์ด์ โ Allegro(4์ง), LEAP(4์ง), Shadow(5์ง), MANO ์ฌ๋ ์ ๋ชจ๋ธ(5์ง). (b) ์ค๊ธฐ โ LEAP ์, AprilTag๋ฅผ ๋ถ์ธ ํ๋ธ, RealSense ์นด๋ฉ๋ผ.
๊ณผ์ . Isaac Lab์ Repose Cube ํ๊ฒฝ์ sphere controller๋ก ๊ฐ์กฐํด ์ด๋ค. ์๋ฎฌ ์ํผ์๋๋ง๋ค ์์ 10๊ฐ์ ๋ชฉํ ์์ธ๋ฅผ ์์ฐจ๋ก ๋ฌ์ฑํด์ผ ํ๊ณ , ํ๋ธ๊ฐ ๋จ์ด์ง๋ฉด ํ๊ฒฝ์ ๋ฆฌ์ ํด ๋จ์ ์๋๋ฅผ ์ด์ด๊ฐ๋ค. ๋ชฉํ ํ๋๋น ์ ํ ์๊ฐ์ 30์ด. ์ค๊ธฐ์์๋ ํ๋ธ๊ฐ ๋จ์ด์ง ๋๊น์ง ์ ์ฑ ์ ๊ณ์ ๋๋ฆฐ๋ค.
์งํ. Average Consecutive Reorientations๋ ์ฒซ ๋ํ ์ ์ฐ์ ์ฑ๊ณต ์ฌ๋ฐฐํฅ ์(์๋ฎฌ ์ต๋ 10), Success Rate๋ ๊ฐ๋ณ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์๋์ ์ฑ๊ณต ๋น์จ์ด๋ค. ์๋ฎฌ ํ๊ฐ๋ ์ ๋ถ 1000 ๋ณ๋ ฌ ํ๊ฒฝ.
๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ. ๊ฐ์ ๊ณผ์ ์์ ๊ด์ ์์น๋ฅผ ์ง์ ์์ธกํ๊ณ ๊ด์ ์์นยท์๋๋ฅผ ์ํ๋ก ๋ฐ๋ ์ ์ฑ (Joint Control).
์ ์ฑ ยทํ์ต. RSL-RL์ PPO, actor-critic ์๋์ธต [512,512,256,128]ยทELU, ํ์ต๋ฅ 5\times10^{-4} ์ ์ ์ค์ผ์ค, clip 0.2, ์ํธ๋กํผ ๊ณ์ 0.005, \gamma=0.99, \lambda_{\text{GAE}}=0.95, ๋ชฉํ KL 0.016, ํ๊ฒฝ๋น 16์คํ . ์๋ฎฌ๋ ์ดํฐ๋ Isaac Sim 4.5.0 + PhysX, ๋จ์ผ NVIDIA A5000 GPU.
๋ณด์. Isaac Lab ์ ํ๊ฒฝ์ ๋ณด์์ ๊ทธ๋๋ก ์ฐ๋ ๋ ๊ฐ์ ์ ๊ทํ ํญ์ ๋ํ๋ค.
r=w_d\,d+w_r\,r_{\text{rot}}+w_{\text{lat}}\,p_{\text{lat}}+w_{\text{rad}}\,p_{\text{rad}}+b_{\text{success}}+p_{\text{fall}}
์ฌ๊ธฐ์ d๋ ๋ฌผ์ฒด-๋ชฉํ ๊ฑฐ๋ฆฌ, r_{\text{rot}}์ ๋ฐฉํฅ ์ ๋ ฌ ๋ณด์, p_{\text{lat}},p_{\text{rad}}๋ lateralยทencompassing ๊ด์ ์ด ๊ธฐ์ค ์์ธ์์ ๋ฒ์ด๋ ์ ๋์ ๋ํ ๋ฒ์ ์ด๋ค. ์ค์ผ์ผ์ w_d=-10.0, w_r=1.0, b_{\text{success}}=250(ํ์ฉ์ค์ฐจ 0.1 rad ๋ด ๋๋ฌ ์), p_{\text{fall}}=-100, w_{\text{lat}}=-0.016, w_{\text{rad}}=-0.004.
์ด ๋ ์ ๊ทํ ํญ์ด ์ถ๊ฐ๋ ์ด์ ๊ฐ ์๋ฏธ์ฌ์ฅํ๋ค โ โlateral ๊ด์ ์ด๋์๋ง ์์กดํ๊ณ encompassing ๊ด์ ์ ๋ ์ฐ๋โ ์์ embodiment ๊ณ ์ ์ ์ฉ์ ๋ง๊ธฐ ์ํด์๋ค. ํต์ผ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ด ์์ด๋ ์ ์ฑ ์ ์ฌ์ ํ ํน์ ์์ ๊ธฐ๊ตฌํ์ ํน์ฑ์ ํ๊ณ ๋ค ์ ์๊ณ , ์ ์๋ค์ ๊ทธ๊ฒ์ ๋ณด์ ์ค๊ณ๋ก ๋๋ฌ์ผ ํ๋ค. ๋ถ๋ก F.1์ ์คํจ ๋ถ์(Allegro ์ ์ฑ ์ด ๊ทธ ์ ํน์ ์ lateral ๊ด์ ์ ๊ธฐ๋์ด ํ์ ์ ๋ง๋ค๊ณ , ๊ทธ๋ฐ ์ก์ถ์์ด์ ์ด ์๋ Shadow/MANO์์ ์์ ํ ๋ฌด๋์ง)์ด ์ ํํ ์ด ๋ฌธ์ ์ ์ค์ฌ๋ก๋ค.
๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ(Table 8). ๋ฌผ์ฒด ์ค์ผ์ผ [0.9,1.1]\times, ์ง๋ [0.8,1.2]\times, ์ ์ง/์ด๋ ๋ง์ฐฐ [0.2,0.3]/[0.15,0.25], ๋ก๋ด ์ง๋ [0.9,1.1]\times, ๊ด์ ๋ง์ฐฐยท๊ฐ์ฑยท๊ฐ์ ยทํ ํฌ ํ๊ณ ๋ฑ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ ๋ฒ ์ด์ค ๊ฒฝ์ฌ 15^\circ\pm5^\circ์ driving vector ๋ฐฉ์๊ฐ \pm15^\circ. ์ ๊ฒฝ์ฌ ๋๋คํ๋ ์ ์ฑ ์ด โํ๋ธ๊ฐ ์๋ฐ๋ฅ ์ด๋ ์๋ฆฌ๋ก ๋ฏธ๋๋ฌ์ ธ ๋ค์ด์จ๋คโ๋ ํน์ ์ํธ์์ฉ์ ๊ธฐ๋๋ ๊ฒ์ ๋ง๊ณ , ๋ฌผ์ฒด ์ค์ผ์ผ ๋๋คํ๋ ์ ํ์ ์ฐจ์ด์์ ์ค๋ ์๊ฐ๋ฝ ๋ผ์์ ์ํํ๋ค.
์คํ 1: ๋ค ์, ๋ค ๊ฐ์ง ํ์ต ์ค์
| Test Hand | Single-Hand | Joint Control | Multi-Hand | Zero-shot |
|---|---|---|---|---|
| Allegro | 99.1 / 9.6 ยฑ1.7 | 98.5 / 9.2 ยฑ2.2 | 99.2 / 9.5 ยฑ1.9 | 95.3 / 7.7 ยฑ3.4 |
| LEAP | 99.7 / 9.8 ยฑ1.1 | 98.6 / 9.3 ยฑ1.2 | 99.1 / 9.5 ยฑ1.9 | 95.5 / 7.7 ยฑ3.5 |
| Shadow | 99.3 / 9.6 ยฑ1.6 | 98.0 / 9.1 ยฑ1.9 | 98.7 / 9.2 ยฑ2.3 | 85.7 / 4.4 ยฑ3.7 |
| MANO | 99.8 / 9.9 ยฑ1.0 | 99.6 / 9.8 ยฑ1.4 | 99.5 / 9.8 ยฑ1.2 | 98.1 / 8.9 ยฑ2.6 |
(Table 1. ์ฑ๊ณต๋ฅ / ์ฒซ ๋ํ ์ ํ๊ท ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์)
์ฝ์ ๊ฒ์ด ์ธ ๊ฐ์ง๋ค.
- Multi-Hand๊ฐ Single-Hand์ ๊ฑฐ์ ๊ฐ๋ค. ๋ค ์์ ํ ์ ์ฑ ์ผ๋ก ํ์ตํด๋ ์๋ณ ์ ์ฉ ์ ์ฑ ๊ณผ ๋๋ฑํ๋ค(98.7~99.5 vs 99.1~99.8). ์ด๊ฒ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ํต์ฌ ์ฃผ์ฅ์ด๊ณ , ์ค์ ๋ก ํ์์ ๊ฐ์ฅ ์ค๋๋ ฅ ์๋ ์นธ์ด๋ค.
- Joint Control๊ณผ์ ์ฐจ์ด๋ ์๋ค. ์๋ฎฌ ๋จ์ผ ์ ์ฑ๋ฅ๋ง ๋ณด๋ฉด UHAS๋ 0.2~1.6%p ๋์ ์ ๋๋ค. ์ฆ UHAS๋ โ๋ ์ ํ๊ธฐ ์ํโ ํํ์ด ์๋๋ผ โ์ฌ๋ฌ ์์์ ๋๊ฒ ํ๊ธฐ ์ํโ ํํ์ด๋ค. ์ ์๋ค๋ ์ด ์ ์ ๊ณผ์ฅํ์ง ์๋๋ค.
- Zero-shot์์ Shadow๊ฐ ํผ์ ๋ฌด๋์ง๋ค. 85.7% / 4.4ํ๋ก, ๋ค๋ฅธ ์ธ ์(95.3~98.1 / 7.7~8.9)๊ณผ ํ์ฐํ ๊ฐ๋ฆฐ๋ค. Shadow๊ฐ ๋๋จธ์ง ์ ๊ณผ ๊ธฐ๊ตฌํ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ฅ ๋ฉ๋ค๋ ์ ์ด ์์ธ์ผ ํ ๋ฐ(๋ถ๋ก F.1์ one-to-many ํ์์๋ Shadow๊ฐ ๋ชฉํ์ผ ๋๊ฐ ๊ฐ์ฅ ์ด๋ ต๋ค), ๋ ผ๋ฌธ์ ์ด ๊ฒฉ์ฐจ์ ๊ธฐ์ ์ ์ ๋์ ์ผ๋ก ๋ถํดํ์ง๋ ์๋๋ค.
์คํ 2: 4์ง โ๏ธ 5์ง, ํํ์ ํ๊ณ์
| Test Hand | Train: Shadow + MANO (5์ง) | Train: Allegro + LEAP (4์ง) |
|---|---|---|
| Allegro (4F) | 66.2 / 1.9 ยฑ1.9 | 99.7 / 9.8 ยฑ1.2 |
| LEAP (4F) | 80.8 / 3.7 ยฑ3.6 | 99.8 / 9.9 ยฑ0.98 |
| Shadow (5F) | 98.6 / 9.3 ยฑ2.1 | 83.2 / 4.0 ยฑ4.0 |
| MANO (5F) | 99.7 / 9.8 ยฑ1.3 | 95.0 / 7.6 ยฑ3.5 |
(Table 2)
๋ถํฌ ๋ด(๋๊ฐ ๋ธ๋ก)์์๋ 99%๋๋ฅผ ์ ์งํ์ง๋ง, ์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์๋ฅผ ๋์ด๊ฐ๋ฉด ํ์คํ ๋ฌด๋์ง๋ค. ํนํ 5์ง โ Allegro๋ 66.2% / 1.9ํ๋ก, 10ํ ์ค 2ํ ๋ชป ๋ฏธ์น๋ ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ์ ๊ทธ์น๋ค. ์ ์๋ค์ โ์ฑ๋ฅ ๊ฒฉ์ฐจ๋ ๋จ์ง๋ง ์๋ฏธ ์๋ ์ ์ดโ๋ผ๊ณ ํํํ๋๋ฐ, ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์งํ์์ 9.8ํ โ 1.9ํ๋ โ์๋ฏธ ์๋ ์ ์ดโ๋ณด๋ค๋ ํํ์ ๊ฒฝ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ฝ๋ ํธ์ด ์ ์งํด ๋ณด์ธ๋ค.
์์ธ์ ํํ ์ค๊ณ์ ์ด๋ฏธ ๋ค์ด ์๋ค. 4์ง ์์ 5-plane ํ์์ ๋ง์ถ๋ ๋ฐฉ์์ด โ์ฝ์ง plane์ ๋ณต์ ํ๊ณ ๋ ๊ฐ์ ํ๊ท ๋ธ๋คโ๋ ์์์ ์ฒ๋ฆฌ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. 5์ง๋ก ํ์ตํ ์ ์ฑ ์ ๋ค์ฏ ์๊ฐ๋ฝ์ ๋ ๋ฆฝ์ ์ผ๋ก ์กฐ์จํ๋ ๋ฒ์ ๋ฐฐ์ ๋๋ฐ, 4์ง ์์ ๋ฐฐํฌ๋๋ฉด ๊ทธ์ค ๋ plane์ด ๊ฐ์ ๋ก ๋ฌถ์ฌ ํ๊ท ๋๋ค. ๋ถ๋ก E์ driving plane ablation์ด ์ด ์ง๊ด์ ๋ท๋ฐ์นจํ๋ค โ 4-plane๊ณผ 5-plane์ ์ฑ๋ฅ ์ฐจ์ด๋ ๋ฏธ๋ฏธํ๊ณ (Shadow๋ 4-plane์ด ์คํ๋ ค 99.5 vs 99.3์ผ๋ก ๊ทผ์ ์ฐ์), ์ ์๋ค์ ํ๋ธ ์ฌ๋ฐฐํฅ ๊ณผ์ ์์ ์๋ผ์๊ฐ๋ฝ์ด ๊ฑฐ์ ์ฐ์ด์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ผ๊ณ ์ค๋ช ํ๋ค. ๋์์ 3-plane์ผ๋ก๋ ํ์ต์ด ์์ ์๋ ดํ์ง ์์๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ํ๋๋ฐ, ์ด negative result๋ โํ๋ ๊ณต๊ฐ ํํ๋ ฅ์ ์ต์์ ์ด ์๋คโ๋ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ค๋ค.
์คํ 3: ํ์ธํ๋๊ณผ one-to-many ์ ์ด
500 iter ํ์ธํ๋(Table 3). MANO์์ ์ถ๋ฐํด ๋์ ์์์ 500 iter๋ง ๋ ๋๋ฆฐ๋ค(๋ฐ๋ฐ๋ฅ ํ์ต์ ์ฝ 4,500 iter).
| Target Hand | Zero-shot | +500 Iter |
|---|---|---|
| Allegro | 95.3 / 7.7 ยฑ3.4 | 96.3 / 8.1 ยฑ3.3 |
| LEAP | 95.5 / 7.7 ยฑ3.5 | 96.2 / 8.0 ยฑ3.3 |
| Shadow | 85.7 / 4.4 ยฑ3.7 | 95.8 / 7.8 ยฑ3.5 |
์ฌ๊ธฐ์๋ ํ ์ฌ์ด ์ ํฉ์ฑ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋ค(๋ค ๋นํ ์ ์์ ์์ธํ). ํ์ ์ ํ ๋๋ก ์ฝ์ผ๋ฉด ์ค์ง์ ๊ฐ์ ์ Shadow(+10.1%p)๋ฟ์ด๊ณ ๋๋จธ์ง ๋์ +1.0, +0.7%p๋ก, ๋ณธ๋ฌธ์ โsuccess rate improves substantially across all target handsโ์๋ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ ์๋ค.
One-to-many(๋ถ๋ก Table 12). ํ ์์ผ๋ก๋ง ํ์ตํด ๋๋จธ์ง ์ ์ zero-shot ๋ฐฐํฌํ ๊ฒฐ๊ณผ์ธ๋ฐ, ์ด ํ๊ฐ ๋ ผ๋ฌธ์์ ๊ฐ์ฅ ์ ๋ณด๋์ด ๋ง๋ค.
| Source Target | Allegro | LEAP | Shadow | MANO |
|---|---|---|---|---|
| Allegro | 99.1 / 9.6 | 55.4 / 1.1 | 8.7 / 0.1 | 17.5 / 0.0 |
| LEAP | 95.3 / 7.8 | 99.7 / 9.8 | 65.8 / 1.8 | 87.0 / 4.7 |
| Shadow | 35.6 / 0.4 | 59.4 / 1.6 | 99.3 / 9.6 | 97.6 / 8.7 |
| MANO | 33.0 / 0.4 | 31.0 / 0.4 | 36.2 / 0.5 | 99.8 / 9.9 |
- ๋จ์ผ ์ ํ์ต์ ๊ทธ ์ ํน์ ์ ์ ์ฉ์ ๋ณ๋๋ค. Allegro ์ ์ฑ ์ ๊ทธ ์์ ๋ ํนํ lateral ๊ด์ ์ ํฌ๊ฒ ์์กดํด ํ๋ธ๋ฅผ ๋๋ฆฌ๋๋ฐ, ๊ทธ๋ฐ ์ก์ถ์์ด์ ์ด ์๋ Shadow์์ 8.7%๋ก ์ฌ์ค์ ์์ ํ ์คํจํ๋ค. LEAP์๋ ๋ถ๋ถ์ ์ผ๋ก ์ ์ด๋๋๋ฐ(55.4%), LEAP์ lateral ๊ด์ ์ด ์๊ฐ๋ฝ์ ๊ตฝํ ์ํ์์ ๋น์ทํ ์ด๋์ ๋ง๋ค ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ผ๊ณ ์ค๋ช ํ๋ค.
- ๊ฐ๋๋ฒ์๊ฐ ๋์ ์์ด ๋ ์ ์ ์ด๋๋ค. ๋ค ์ ์ค ๊ฐ๋๋ฒ์๊ฐ ๊ฐ์ฅ ๋์ LEAP๋ฅผ ์์ค๋ก ์ธ ๋ ์ ๋ฐ์ zero-shot์ด ๊ฐ์ฅ ์ข๋ค(95.3/65.8/87.0). ๋ฐ๋๋ก MANO ์์ค๋ 31~36%๋ก ์ต์ ์ด๋ค.
- ๋น๋์นญ์ด ์กด์ฌํ๋ค. Shadow โ MANO๋ 97.6%์ธ๋ฐ MANO โ Shadow๋ 36.2%๋ค. ๋ ๋ค 5์ง์ธ๋ฐ๋ ๊ทธ๋ ๋ค. ์ ์๋ค์ โํ์ต ์ ๊ธฐ๊ตฌํ์ ์ ์ฐ์ฑ์ด ํด์๋ก ์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ ํ๋์ ๋ฐฐ์ด๋คโ๋ ๊ฐ์ค์ ์ธ์ฐ๊ณ , ๊ณ ์์ ๋ ์์์ ํ์ตํ ๋ ์คํ๋ ค ๊ฐ๋๋ฒ์/ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ ์ ํํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ๋์์ด ๋ ์ง๋ฅผ ํ์ ์ง๋ฌธ์ผ๋ก ๋จ๊ธด๋ค.
์ด ํ๋ฅผ ๋ถ๋ก์ ๋ฃ์ด ์๊ธฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฝํ ๋ฉด์ ๊ทธ๋๋ก ๋ณด์ฌ ์ค ๊ฒ์ ํ๊ฐํ ๋งํ๋ค. ๋์์ ์ด ํ๋ ๋ณธ๋ฌธ Table 1์ zero-shot(leave-one-out, ์ธ ์์ผ๋ก ํ์ต)์ด ์ธ ์์ ๋ค์์ฑ ๋์ ์ข์ ๋ณด์ธ ๊ฒ์ด์ง ํํ ์์ฒด๊ฐ embodiment ๋ถ๋ณ์ฑ์ ๋ณด์ฅํ์ง ์๋๋ค๋ ์ฌ์ค์ ๋๋ฌ๋ธ๋ค.
์คํ 4: ablation
| # Driving Vectors | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| Success Rate | 98.0 | 98.7 | 99.5 | 98.1 |
| # Reorientations | 8.8 ยฑ2.6 | 9.3 ยฑ2.0 | 9.6 ยฑ1.5 | 9.1 ยฑ2.4 |
| Training Time (h) | 5.3 | 4.5 | 6.5 | 5.5 |
(Table 4. ํ์ต ์๊ฐ์ ์ต๋ ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์์ 90%์ ๋๋ฌํ๋ ๋ฐ ๊ฑธ๋ฆฐ ์๊ฐ)
3-vector๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ฅ ์ข์ง๋ง 2-vector๊ฐ ๊ฑฐ์ ๋๋ฑํ๋ฉด์ ํ์ต์ด ๊ฐ์ฅ ๋นจ๋ผ ์ต์ข ์ค์ ์ผ๋ก ์ฑํ๋๋ค. 1-vector๋ ์ ์ด ์ ์ฐ์ฑ์ด ๋ถ์กฑํด ์ฑ๋ฅ๋ ๋ฎ๊ณ ํ์ต๋ ๋ ์ค๋ ๊ฑธ๋ฆฐ๋ค.
๊ด์ธก์ ๊ฐ์ ablation(๋ถ๋ก Table 9)์ 1~4์ ์์ 98.8~99.1%๋ก ์ฌ์ค์ ํํํ๋ค โ ์ ์๋ค ํํ๋๋ก ๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ฉด ์ด๋์ด ๋ฌด์ํ ๋งํด์ง๊ณ , ๊ณ์ฐ ๋น์ฉ๋ง ๋์ด๋๋ค. ๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ ablation(๋ถ๋ก Table 11)์์ Shadow๋ง 80.1 โ 85.7๋ก ๋๋ ทํ๊ฒ ๊ฐ์ ๋๊ณ Allegro๋ 96.7 โ 95.3์ผ๋ก ์คํ๋ ค ๋จ์ด์ง๋ค(LEAP์ 95.3 โ 95.5๋ก ์ฌ์ค์ ๋์ผ). ์ฆ ๋๋คํ์ ํจ๊ณผ๋ โํ์ต ์งํฉ๊ณผ ํํํ์ ์ผ๋ก ๋จผ ์โ์ ๊ตญํ๋๋ค.
์คํ 5: ์ค๊ธฐ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋จ์ ๊ฒฉ์ฐจ

์ค๊ธฐ ๋กค์์ ์์(Fig. 7). LEAP ์ ์์์ ํ๋ธ๋ฅผ ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅํ๋ ์ฅ๋ฉด. ์์ชฝ ์ธ์ ์ AprilTag ๊ธฐ๋ฐ ์์ธ ์ถ์ ์ ์๊ฐํ.
์์ธ ์ถ์ (๋ถ๋ก C). 3D ํ๋ฆฐํ ํ๋ธ์ ์ฌ์ฏ ๋ฉด์ ๊ฐ๊ฐ ์๋ก ๋ค๋ฅธ tag36h11 AprilTag 4๊ฐ(์ด 24๊ฐ)๋ฅผ ๋ถ์ด๊ณ , Intel RealSense 1~2๋๊ฐ 848\times480 ์ ์ธ์ ์์์ 60 Hz๋ก ์คํธ๋ฆฌ๋ฐํ๋ค. ๋ ๋ฒ์งธ ์นด๋ฉ๋ผ๋ ์์ ๊ฐ๋ ค์ง์ง ์์ ํ๊ทธ ์๋ฅผ ๋๋ฆฌ๊ธฐ ์ํ ๊ฒ์ด๊ณ , ์กฐ๋ช ์ ๋ฐ๊ฒ ํด ๋ ธ์ถ์ ์ค์ฌ ๋น ๋ฅธ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์ค ๋ชจ์ ๋ธ๋ฌ๋ฅผ ์ค์๋ค. ํ๊ทธ๋ Hamming ๋์ฝ๋ฉ ๊ฐ์ด 0์ด๊ณ decision margin์ด 50 ์ด์์ผ ๋๋ง ๋ฐํํ๋ฉฐ, ์ด์ค ์นด๋ฉ๋ผ์์๋ 100 ms ์ด๋ด ํ์์คํฌํ๋ผ๋ฆฌ ์ง์ง๋๋ค. ์ค์๊ฐ์์ 10 mm ๋๊ฒ ์ด๊ธ๋ ์์น๋ ํฉ์ ์ฟผํฐ๋์ธ์์ 0.075 rad ๋๊ฒ ๋ฒ์ด๋ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฒ๋ฆฌ๊ณ , ๋๋จธ์ง๋ฅผ ํ๊ท ์์นยท๋ฐ๊ตฌ ์ ๋ ฌ ์ฟผํฐ๋์ธ ํ๊ท ์ผ๋ก ์ตํฉํ๋ค. ํ๊ทธ๊ฐ 3๊ฐ ์ด์ ๋ณด์ผ ๋๋ง ์์ธ๋ฅผ ๋ฐํํ๋ค.
์์คํ ์๋ณ(๋ถ๋ก D). LEAP ์์ ์๋ณด๋ \text{current}(t)=K_p\Delta\theta(t)-K_d\Delta\dot\theta(t)์ ์ ๋ฅ ๊ธฐ๋ฐ ์์น ์ ์ด๋ฅผ ์ฐ๋๋ฐ, ์ด๋ฅผ ์๋ฎฌ๋ ์ดํฐ์ ์์์ PD ํ ํฌ ์ก์ถ์์ดํฐ์ ๊ทธ๋๋ก ์ฎ๊ธฐ๋ฉด ์ค์ ์ด๋์ด ์ฌํ๋์ง ์์๋ค. ๊ทธ๋์ ๋ฌด์์ ๋ชฉํ ์์น๋ฅผ ๋ช ๋ นํ๋ฉฐ K_p,K_d๋ฅผ ๋ฐ๊ฟ ๊ธฐ๋กํ ๊ด์ ์์นยท์๋ยท์ ๋ฅ ๊ถค์ ์ผ๋ก๋ถํฐ ์ ํจ ๊ฒ์ธ์ ์ญ์ฐํ๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ: ๋ชจํฐ๋ ๊ฑฐ์ ๊ฐ์ ๊ฐ ์๋ ๊ณ์ฒ๋ผ ๊ฑฐ๋ํ๊ณ , ์ ํจ K_p๋ ์ ์กฐ์ฌ ์ฌ์๊ณผ ๋ฌ๋ผ 100 ๋ชจํฐ ๋จ์๋น ์ฝ 0.0786~\mathrm{Nm/rad}, K_d๋ ์ฝ 0.0014~\mathrm{Nm/(rad/s)}์๋ค. ์๋ฆฌ์ผ ํต์ ๋์ญํญ ์ ์ฝ ๋๋ฌธ์ ํ์ตยท๋ฐฐํฌ ๋ชจ๋ 20 Hz ์ ์ด ์ฃผ๊ธฐ๋ฅผ ์ด๋ค. ์ค๊ธฐ์ฉ ๋ชจ๋ธ์ ๋๋คํ ๋ฒ์๋ฅผ ๋ํ๊ณ (์๋ ํ๊ณ ํฌํจ) ๋น๋์นญ actor-critic(actor๋ ์์น ์ ๋ณด๋ง, critic์ ์๋๊น์ง ํฌํจํ ์ ์ฒด ์ํ)์ ์ฑํํ๋ค.
๊ฒฐ๊ณผ(Table 5, LEAP 10ํ ์ํ ํ๊ท ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ์).
| Method | MEAN |
|---|---|
| Baseline (Joint Control) | 0.6 |
| UHAS (Zero-Shot) | 0.9 |
| UHAS (Multi-Hand) | 1.1 |
| UHAS (LEAP ์ ์ฉ) | 2.0 |
๋ถ๋ก F.2์ Allegro ๊ฒฐ๊ณผ(Table 13)๋ zero-shot 0.8, multi-hand 2.1, Allegro ์ ์ฉ 2.1์ด๋ค.

Allegro ์ค๊ธฐ ์ ์ (Fig. 10). ๋ถ๋ก F.2์ ์ถ๊ฐ ์คํ.
์๋ฎฌ 9.8ํ โ ์ค๊ธฐ 2.0ํ. ์ ์๋ค์ ์์คํ ์๋ณ๊ณผ ๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ๊ฒฉ์ฐจ๊ฐ ํฌ๊ฒ ๋จ๋๋ค๊ณ ๋จผ์ ์ธ์ ํ๋ค. ๋ถ๋ก D.2๊ฐ ๊ทธ ์ด์ ๋ฅผ ๊ตฌ์ฒด์ ์ผ๋ก ์๋ ค ์ค๋ค โ ์๋ฆฌ์ผ ํต์ ์์ ์ฝ๊ธฐ/์ฐ๊ธฐ ์คํจ๊ฐ ์ฆ๊ณ (์ผ๋ถ ๋ชจํฐ ์ํ๋ ์ ์กฐ์ฌ API๋ก ๋๋ด ์ฝํ์ง ์์๋ค), LEAP ์์ ๊ตฌ์กฐ ๋ถํ์ด ํ์ค์์ ๋ณํ๋์ด ์ฌ๋ฌ ๊ด์ ์ ๊ฐ๋๋ฒ์๋ฅผ ์ํํธ์จ์ด๋ก ์ขํ์ผ ํ์ผ๋ฉฐ, ๋ฐ๋ณต ์ฌ์ฉ์ผ๋ก ์๊ฐ๋ฝ์ด ํ๊ฑฐ์์ ธ ๊ฒ์งยท์ค์งยท์ฝ์ง ๋ฟ๋ฆฌ ๊ด์ ์ ๋์ฌ๋ก ๋ ๊ณ ์ ํ๋ ๋ณด๊ฐ ๋ฒ ์ด์ค์ ์์ง ๋ฟ๋ฆฌ ์ ์ฉ ๋ถ์ฐฉ๋ฌผ์ 3D ํ๋ฆฐํ ํด์ผ ํ๋ค. ์ฆ ์ด ์คํ์์ sim-to-real ๊ฒฉ์ฐจ์ ์๋น ๋ถ๋ถ์ ์ ์ฑ ์ด ์๋๋ผ ํ๋์จ์ดยทํต์ ์์ ์จ๋ค.
ํํธ LEAP์์๋ multi-hand(1.1)๊ฐ LEAP ์ ์ฉ(2.0)๋ณด๋ค ๋๋นด๋๋ฐ, ์ ์๋ค์ โ๋จ์ผ ์ ํ์ต์ ๊ทธ ์์ ์์ ๊ณต๊ฐ๊ณผ ๊ธฐ๊ตฌํ์ ํ์ฉํ ์ ์๋ ๋ฐ๋ฉด multi-hand ํ์ต์ ๋ชจ๋ ์์์ ์์ ํ ์ด๋๋ง ๋ฐฐ์ฐ๊ฒ ๋์ด ๋ณด์์ ์ ์ฑ ์ด ๋๋คโ๊ณ ์ค๋ช ํ๋ค. ๊ทธ๋ด๋ฏํ ํด์์ด์ง๋ง Allegro์์๋ multi-hand(2.1)๊ฐ ์ ์ฉ ๋ชจ๋ธ(2.1)๊ณผ ๋๋ฅ ์ด๋ผ ์ด ์ค๋ช ์ ๋ ์คํ ์ ์ฒด๋ฅผ ์ผ๊ด๋๊ฒ ๋ฎ์ง ๋ชปํ๋ค.
๋นํ์ ์ผ๋ก ๋ณด๋ฉด
๊ฐ์
- ํต์ผ์ ํ์ต์ด ์๋๋ผ ๊ธฐํ๋ก ์ป๋๋ค. ์ด ์ค๊ณ์ ์ค์ง์ ๊ท๊ฒฐ์ด ํฌ๋ค. latent ๊ธฐ๋ฐ ํต์ผ(XL-VLA ๋ฆฌ๋ทฐ)์ ๊ฐ ์์ ์ธ์ฝ๋/๋์ฝ๋๋ฅผ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ํ์ตํด์ผ ํ๊ณ , ํ์ต์ ์๋ ์์ ์ ์ด์ ํํ์ ๋ค์ด์ฌ ์ ์๋ค. UHAS๋ URDF ํ๋๋ก ์ ์์ด ํํ์ ํธ์ ๋๊ณ , ์ฌ์ ํ์ต๋ multi-hand ์ ์ฑ ์ ๊ทธ ์์ ์ฆ์ ๋ฐฐํฌํ ์ ์๋ค. โcross-embodimentโ๋ผ๋ ๋ง์ด ํํ โํ์ต ์งํฉ ์์ embodiment ์ฌ์ดโ๋ฅผ ๋ปํ๋ ๋ฐ ๋ฐํด, ์ฌ๊ธฐ์๋ ์ง์ง๋ก ์ด๋ฆฐ ์งํฉ์ ํฅํ๋ค.
- ํํ๊ณผ ์ญ๋ณํ์ด ํจ๊ป ์ค๊ณ๋๋ค. ํต์ผ ํํ์ ๋ง๋๋ ๊ฒ๋ณด๋ค ์ด๋ ค์ด ๊ฒ์ ๊ทธ๊ฒ์ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ๊ด์ ๋ก ๋๋๋ฆฌ๋ ์ผ์ธ๋ฐ, ๊ตฌ๋ฉด ๊ธฐํ๊ฐ ๊ด์ ์ \theta ๋ด๋น/r,\phi ๋ด๋น์ผ๋ก ๊ฐ๋ผ ์ฃผ๋ ๋๋ถ์ IK๊ฐ lookup + 1-D ์์ฐจ ํด๋ก ๋ถ๊ดดํ๋ค. ๋ฐ๋ณต ์ต์ ํ ์์ด 150 Hz๊ฐ ๋์ค๊ณ , ์ ์๋ค๋ CIK๊ฐ ๋ณ๋ชฉ์ด ์๋์๋ค๊ณ ๋ช ํํ ๋ณด๊ณ ํ๋ค.
- ํ๋๋ง์ด ์๋๋ผ ๊ด์ธก๊น์ง ์ ๋ ฌํ๋ค. ์๊ฐ๋ฝ ์ฌ์ฌ ์์ ์ ์ ๊ตฌ ์ขํ๊ณ์์ ์ ๊ทํํด ๊ด์ธก์ผ๋ก ์ด ๊ฒฐ์ ์ด ์์๋ค๋ฉด ๋จ์ผ ์ ์ฑ ์ด ์ฑ๋ฆฝํ์ง ์์์ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด ๋ถ๋ถ์ ์ ๋ชฉ์ด ๊ฐ์กฐํ์ง ์์ง๋ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ๋ฐ์ด๋ค.
- ablation์ด ์ฑ์คํ๊ณ , ์คํจ๋ ๋ณด๊ณ ํ๋ค. driving vector ๊ฐ์, ๊ด์ธก์ ๊ฐ์, driving plane ๊ฐ์, ๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ ๋ค ์ถ์ ๋ชจ๋ ํ๋๋ค. 3-plane์ ์์ ์๋ ดํ์ง ์์๋ค๋ negative result๋ฅผ ์ ๊ณ , ๋ถ๋ก E ๋ง๋ฏธ์์ โ4 vs 5 plane ์ฐจ์ด๊ฐ ์์ ๊ฒ์ ์ด ์ฌ๋ฐฐํฅ ๊ณผ์ ยท๋ณด์ยทํ๋ธ ์์น์ ํน์ํ ๊ฒฐ๊ณผ์ผ ์ ์์ผ๋ ๋ค๋ฅธ ๊ณผ์ ๋ก ์ผ๋ฐํํ์ง ๋ง๋ผโ๊ณ ์ค์ค๋ก ์ ํํ๋ค.
- ์๊ธฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฝํ ๋ฉด์ ๋ถ๋ก์ ๊ทธ๋๋ก ๋์๋ค. one-to-many ํ(Table 12)์ 8.7%, 31~36% ๊ฐ์ ์์น๋ ๊ฐ์ถฐ๋ ๋์ ๊ฒ์ด๋ค. Allegro ์ ์ฑ ์ด lateral ๊ด์ ์ ์ ์ฉํ๋ค๋ ์คํจ ๊ธฐ์ ๋ถ์๊ณผ โ๊ณ ์์ ๋ ์์์๋ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ ์คํ๋ ค ์ ํํด์ผ ํ ์ง ๋ชจ๋ฅธ๋คโ๋ ํ์ ์ง๋ฌธ์ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์์ ๊ฐ์ฅ ๊ฐ์ง ๊ด์ฐฐ์ ์ํ๋ค.
- ์ฌํ ๊ฒฝ๋ก๊ฐ ์ค์ ๋ก ์ด๋ ค ์๋ค. Isaac Lab ํ๊ฒฝ, ๋ค ์์ URDF/USD์
sphere_cik.json, ํ์ตยทํ๊ฐ ์คํฌ๋ฆฝํธ, URDF ์ฒ๋ฆฌ ํ์ดํ๋ผ์ธ, โ๋น์ ์ ์ ์ถ๊ฐํ๊ธฐโ ๋ฌธ์๊ฐ Apache-2.0์ผ๋ก ๊ณต๊ฐ๋๊ณ , ์ฌ์ ํ์ต multi-hand ์ ์ฑ ๋ ๋ฐฐํฌ๋๋ค. ๋ ผ๋ฌธ์ ํต์ฌ ์ฃผ์ฅ(โ์์์ ์์ zero-shotโ)์ ๋ ์๊ฐ ์ง์ ๊ฒ์ฆํ ์ ์๋ ํํ๋ค.
์ฝ์ ยทํ๊ณ
- Table 3์ zero-shot ๊ธฐ์ค์ ์ด ์บก์ ยท๋ณธ๋ฌธ๊ณผ ์ด๊ธ๋๋ค. ์บก์ ๊ณผ ยง4.2๋ โMANO๋ง์ผ๋ก ํ์ตํ ์ ์ฑ ์์ ์ถ๋ฐํด 500 iter ํ์ธํ๋โ์ด๋ผ๊ณ ์ฐ๋๋ฐ, ๊ทธ ํ์ Zero-shot ์ด ๊ฐ(95.3/7.7ยฑ3.4, 95.5/7.7ยฑ3.5, 85.7/4.4ยฑ3.7)์ Table 1์ leave-one-out zero-shot ์ด๊ณผ ์์์ ยทํ์คํธ์ฐจ๊น์ง ์์ ํ ๋์ผํ๋ค. ๋ฐ๋ฉด ๋ถ๋ก Table 12์ MANO ์์ค ํ์ 33.0/0.4, 31.0/0.4, 36.2/0.5๋ก ์ ํ ๋ค๋ฅด๋ค. ๋ ๊ฐ ์ค ์ด๋ ์ชฝ์ด ์ง์ง ์ถ๋ฐ์ ์ธ์ง์ ๋ฐ๋ผ ํด์์ด ํฌ๊ฒ ๋ฌ๋ผ์ง๋ค โ ๋ง์ฝ ์ ๋ง MANO-only ์ ์ฑ ์์ ์ถ๋ฐํ๋ค๋ฉด ๊ฐ์ ์ 33.0 โ 96.3์ฒ๋ผ ๊ทน์ ์ผ ๊ฒ์ด๊ณ , ํ์ ์ ํ ๋๋ก๋ผ๋ฉด ์ถ๋ฐ์ ์ MANO-only๊ฐ ์๋๋ผ ์ธ ์ leave-one-out ์ ์ฑ ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ํ์ ์ ํ ์์น๋๋ก ์ฝ์ผ๋ฉด ๋ณธ๋ฌธ์ โsuccess rate improves substantially across all target handsโ๋ Shadow(+10.1%p)๋ฅผ ๋นผ๋ฉด +1.0%p, +0.7%p์ ๋ถ๊ณผํด ์ฑ๋ฆฝํ์ง ์๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ ์์ฒด๋ฅผ ๋ฌด๋๋จ๋ฆฌ๋ ์ค๋ฅ๋ ์๋์ง๋ง ํ์ธํ๋ ์ ์ ์ฃผ์ฅ์ด ์ด๋ ์์น ์์ ์ ์๋์ง ๋ ์๊ฐ ํ์ ํ ์ ์๋ค.
- ๋ณธ๋ฌธ ์ํธ์ฐธ์กฐ ์ค๋ฅ. ยง4.2์ โCross-Morphology Generalizationโ ๋ฌธ๋จ์ด Table 3์ ๊ฐ๋ฆฌํค์ง๋ง ๋ด์ฉ์ Table 2๋ค(๋ฐ๋ก ๋ค์ โFinetuningโ ๋ฌธ๋จ๋ Table 3์ ๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค). ํ๋ฅผ ์ฝ์ ๋ ์ฃผ์๊ฐ ํ์ํ๋ค.
- ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ด ํ๋๋ฟ์ด๊ณ , ๊ฒฐ์ ์ ๋์กฐ๊ฐ ๋น ์ก๋ค. Joint Control์ ๊ฐ์ PPOยท๊ฐ์ ๋ณด์์ผ๋ก ๊ด์ ์์น๋ฅผ ์ง์ ๋ด๋ ์ ์ฑ ์ด๋ฉฐ ๊ด์ธก๋ ๊ด์ ์์นยท์๋๋ก ๋ค๋ฅด๋ค. ์ฆ ์ด ๋น๊ต๋ ํ๋ ๊ณต๊ฐ๊ณผ ๊ด์ธก ๊ณต๊ฐ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ์์ฌ ์๋ค. ๋ ์ค์ํ ๊ฒ์, UHAS์ ์ฃผ์ฅ์ด โsingle-hand ์ฑ๋ฅโ์ด ์๋๋ผ โํ๋์ ์ ์ฑ ์ผ๋ก ์ฌ๋ฌ ์โ์ธ๋ฐ ์ ์ multi-hand ๊ด์ ์ ์ด ๋์กฐ๊ตฐ์ด ์๋ค๋ ์ ์ด๋ค. ์ต๋ DoF์ zero paddingํ๊ณ hand-ID๋ฅผ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์ฃผ๋ ๋จ์ํ baseline์ด ์ผ๋ง๋ ํ๋์ง ๋ชจ๋ฅธ ์ฑ๋ก๋, ๊ตฌ ๋ณํ์ด๋ผ๋ ์ ๊ตํ ํํ์ด ์ค์ ๋ก ํ์ํ์ง ํ์ ํ ์ ์๋ค. latent ํต์ผ์ด๋ ์ ์ค ๊ด์ ๊ณต๊ฐ ๊ฐ์ ๊ธฐ์กด ๋์๊ณผ์ ๋น๊ต๋ ์๋ค.
- ๊ณผ์ ๊ฐ ํ๋๋ค. ํ๊ฐ ์ ๋ถ๊ฐ in-hand ํ๋ธ ์ฌ๋ฐฐํฅ์ด๋ค. ๊ตฌ ๋ณํ์ ๋ฌผ์ฒด๋ฅผ ๊ฐ์ธ๋ ์กฐ์์ ์์ฐ์ค๋ฌ์ด ์์ ์ง๋ง, ์ ๋ฐ ํ์น, ๋๊ตฌ ํ์ง, ์๊ฐ๋ฝ ํ๋๋ง ์ฐ๋ ์ ์ด, ํ๋ฉด ์ pushing ๋ฑ์ ์ด ํํ์ผ๋ก ์ด๋ป๊ฒ ์ฐ์ด๋์ง ์ ํ ๊ฒ์ฆ๋์ง ์์๋ค. ์ ์๋ค๋ ๋ถ๋ก E์์ plane ๊ฐ์ ๊ฒฐ๋ก ์ ๊ณผ์ ํน์์ฑ์ ์ธ์ ํ๋ค.
- ํํ์ด ์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์์์ ์์ ํ ์์ ๋กญ์ง ์๋ค. โ๊ตฌ๋ ์๊ฐ๋ฝ์ ์ธ์ง ์๋๋คโ๊ฐ ์ด ํํ์ ๋งค๋ ฅ์ธ๋ฐ, ์ค์ ๊ตฌํ์์๋ driving plane์ ์๊ฐ๋ฝ๋ง๋ค ํ๋์ฉ ๋ถ์ด๊ณ 4์ง ์์๋ ์ฝ์ง plane์ ๋ณต์ ํด ํ๊ท ๋ธ๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ 5์งโ๏ธ4์ง ์ ์ด๊ฐ 66.2~83.2%๋ก ๋ฌด๋์ง๋ค. ์ฆ ํํ์ embodiment ๋ถ๋ณ์ฑ์ โ์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ์ ๋โ๋ผ๋ ์กฐ๊ฑด๋ถ๋ค. ๋ํ \Delta\phi๋ฅผ ๋ฒ๋ ธ์ผ๋ฏ๋ก ์๊ฐ๋ฝ์ด ๊ทน๊ฐ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์์ง์ด๋ ์์ ๋๋ encompassing ๊ด์ ์ ์ข ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก๋ง ๋ํ๋๋ค.
- ์์ง์ ํน์์ฑ์ด ๋ค๋ค์ง์ง ์๋๋ค. ๋ชจ๋ ์๊ฐ๋ฝ์ ๋์นญ์ ์ธ driving plane์ผ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ์ง๋ง ์์ง๋ ๋ํฅ(opposition) ๋ฐฉํฅ๊ณผ ๊ธฐ๊ตฌํ์ด ๊ทผ๋ณธ์ ์ผ๋ก ๋ค๋ฅด๋ค. Fig. 9๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ์์ง์๋ ๋ค๋ฅธ ์๊ฐ๋ฝ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์์ ๊ด์ธก์ ์ด ๋ถ์ด ์๋๋ฐ, ์ด ๊ท ์งํ๊ฐ ์ฌ๋ฐฐํฅ ๊ณผ์ ์์ ์ ๋ฌธ์ ๊ฐ ๋์ง ์์๋์ง์ ๋ํ ๋ ผ์๊ฐ ์๋ค.
- CIK์ ๊ทผ์ฌ ์ค์ฐจ๊ฐ ์ธก์ ๋์ง ์์๋ค. CIK๋ ๊ทผ์ฌ ํด๋ค โ lateral์ ์ด์ฐ lookup, encompassing์ ๊ทผ์โ์์ 1-D ์์ฐจ ํด๋ผ ์ ์ญ ์ต์ ์ด ์๋๋ค. ๊ทธ๋ฐ๋ฐ โ๋ชฉํ ๋ณํ ๊ตฌ์ ์ค์ ๋๋ฌํ ์ ํ๋ฉด ์ฌ์ด์ ์์ฐจโ๊ฐ ์๋ณ๋ก ์ผ๋ง์ธ์ง ํ ๋ฒ๋ ๋ณด๊ณ ๋์ง ์๋๋ค. ์ด ์์ฐจ์ ์๋ณ ์ฐจ์ด๊ฐ zero-shot ์ฑ๋ฅ ์ฐจ(Shadow 85.7 vs MANO 98.1)๋ฅผ ์ค๋ช ํ๋์ง ์ฌ๋ถ๋ ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์๋ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ดํดํ๋ ๋ฐ ํต์ฌ์ธ๋ฐ ๋น์ด ์๋ค. ๋ฐ๊ฒฝ์ด ์์์ธ ์ ์ ๋ฒ๋ฆฌ๊ณ ๋๋ฌ ๋์์ด ์๋ ๊ด์ ์ ์์ ํ์๋ก ๋ช ๋ นํ๋ ์ฒ๋ฆฌ๋ ์๋นํ ๊ฑฐ์น ๊ทผ์ฌ์ธ๋ฐ, ๊ทธ ๋ฐ๋ ๋น๋์กฐ์ฐจ ๋ณด๊ณ ๋์ง ์๋๋ค.
- โ๋๋คํ๊ฐ ์ผ๊ด๋๊ฒ ๊ฐ์ ํ๋คโ๋ ์์ ์ด ํ์ ์ด๊ธ๋๋ค. ๋ถ๋ก E๋ โRandomization during training consistently improves zero-shot transferโ๋ผ๊ณ ์ฐ์ง๋ง Table 11์์ Allegro๋ 96.7 โ 95.3์ผ๋ก ๋จ์ด์ง๊ณ LEAP์ 95.3 โ 95.5๋ก ์ฌ์ค์ ๋์ผํ๋ค. ์ค์ง์ ๊ฐ์ ์ Shadow(80.1 โ 85.7)์ MANO(97.1 โ 98.1)๋ฟ์ด๋ค. ๋ฐ๋ก ๋ค์ ๋ฌธ์ฅ์ โํํํ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ํฐ ์์์ ํนํโ๋ผ๋ ๋จ์๊ฐ ์ค์ ๋ด์ฉ์ ๊ฐ๊น์ฐ๋ฏ๋ก, โconsistentlyโ๊ฐ ๊ณผํ ํํ์ด๋ค.
- ์ค๊ธฐ ํ๋ณธ์ด ์๊ณ ํต๊ณ๊ฐ ์๋ค. ๋ฐฉ๋ฒ๋น 10ํ ์ํ, ๊ฐ์ ์ ์ ์นด์ดํธ, ์ ๋ขฐ๊ตฌ๊ฐ์ด๋ ๋ถ์ฐ ํ๊ธฐ๊ฐ ์ ํ ์๋ค. LEAP์์ UHAS zero-shot 0.9 vs ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ 0.6์ ๊ฐ๊ฐ ์ํ์ ์ ๋ฐ ์ด์์ด 0์ธ ๋ถํฌ์์ ๋์จ ํ๊ท ์ด๋ผ ์ฌ์ค์ ๊ตฌ๋ถ๋์ง ์๋๋ค(zero-shot์ 10ํ ์ค 6ํ๊ฐ 0, ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ 6ํ๊ฐ 0). โ๋ชจ๋ UHAS ๋ณํ์ด ๋ฒ ์ด์ค๋ผ์ธ์ ์์ ๋คโ๋ ์ฃผ์ฅ์์ ์ค์ ๋ก ํ๋ณธ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฒฌ๋๋ ๊ฒ์ LEAP ์ ์ฉ(2.0) ์ ๋๋ค.
- multi-hand์ ์ค๊ธฐ ์ด์ธ์ ๋ํ ์ค๋ช ์ด ๋ ์คํ์ ํจ๊ป ์ค๋ช ํ์ง ๋ชปํ๋ค. LEAP์์ multi-hand(1.1) < ์ ์ฉ(2.0)์ โ์ฌ๋ฌ ์์์ ์์ ํ ์ด๋๋ง ๋ฐฐ์ ๋ณด์์ โ์ด๋ผ๊ณ ํด์ํ์ง๋ง, Allegro์์๋ multi-hand(2.1) = ์ ์ฉ(2.1)์ด๋ค. ๋ถ๋ก ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ณธ๋ฌธ ํด์๊ณผ ์ด๊ธ๋๋๋ฐ ์ด ๋ถ์ผ์น๋ฅผ ๋ค๋ฃจ์ง ์๋๋ค.
- ๊ตฌ ์์ฑ ํด๋ฆฌ์คํฑ์ ์ ์ฉ ๋ฒ์๊ฐ ๋ฏธ๊ฒ์ฆ. r=2l/\pi, ์๋ฐ๋ฅ ์ค์ฌ = ์๊ฐ๋ฝ ๋ฟ๋ฆฌ ํ๊ท , x์ถ = ์ค์ง ๋ฐฉํฅ ๊ฐ์ ๊ท์น์ ๋ชจ๋ ์ฌ๋ ์์ ๋ฎ์ 4์ง/5์ง ์์ ์ ์ ํ๋ค. 3์ง ์, ์ธ๋์ก์ถ์์ด์ ์, ๋ง์ฃผ๋ณด๋ ๊ทธ๋ฆฌํผ, ๋น๋์นญ ์์์ ์ด ๊ตฌ์ฑ์ด ์๋ฏธ ์๋ ๊ตฌ๋ฅผ ๋ง๋๋์ง๋ ๋ค๋ฃจ์ง ์๋๋ค.
- ์ค๊ธฐ ์ฝ๋ ๊ฒฝ๋ก๋ ์์ง ๋ซํ ์๋ค. ์๋ฎฌ ์ ์ฅ์๋ ์ ์ ๋ฆฌ๋ผ ๊ณต๊ฐ๋์ง๋ง, README๊ฐ ๊ฐ๋ฆฌํค๋ ์ค๊ธฐ ์ ์ฅ์(
IRVLUTD/UHAS_rw)๋ 2026-07 ๊ธฐ์ค ์กด์ฌํ์ง ์๊ณ (404), ์ฌ์ ํ์ต ๋ชจ๋ธ๋ ์ ์ฅ์๊ฐ ์๋ ์ธ๋ถ Box ๋งํฌ๋ก ๋ฐฐํฌ๋๋ค. LEAP ์ ๋ณด๊ฐ ๋ฒ ์ด์ค์ ์์ง ๋ถ์ฐฉ๋ฌผ์ โ๋ ผ๋ฌธ๊ณผ ํจ๊ป ๊ณต๊ฐ ์์ โ์ด๋ผ๊ณ ์ ํ ์๋ค. ์๋ฎฌ ์ฌํ์ ๊ฐ๋ฅํ์ง๋ง sim-to-real ์ฌํ์ ํ์ฌ๋ก์ ์ด๋ ต๋ค.
๊ด๋ จ ์ฐ๊ตฌ์์ ์๋ฆฌ ๋งค๊น
๊ฐ์ ์ฐ๊ตฌ์ค์ ๊ตฌ ๋์ ๊ณ๋ณด๋ฅผ ์ด์ด๋ฐ๋๋ค. RobotFingerPrint(RFP)๋ ๊ทธ๋ฆฌํผ ํ๋ฉด์ ๊ณผ ์ ์ค ๊ตฌ ์ฌ์ด ์กฐ๋ฐ ๋์์ ์ธ์ grasp์ ํฉ์ฑํ๊ณ , D(R,O) Grasp๋ ๋ก๋ด-๋ฌผ์ฒด ์ํธ์์ฉ์ ํต์ผ ํํ์ผ๋ก cross-embodiment ํ์ง๋ฅผ ๋ค๋ค๋ค. UHAS๋ ์ด ๋์์ ์ ์ grasp ํํ์์ ๋์ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ผ๋ก ์น๊ฒฉ์ํจ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด ์น๊ฒฉ์ด ๊ทธ๋ฅ ๋์ง๋ ์์๋ค๋ ์ฌ์ค์ด CIK์ ์กด์ฌ๋ก ๋๋ฌ๋๋ค โ ํํ์ ๋งค ์ ์ด ์ฃผ๊ธฐ๋ง๋ค ๋๋๋ ค์ผ ํ๋ฏ๋ก ์ค์๊ฐ ์ญ๋ณํ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ด ํ์๊ฐ ๋๋ค.
ํต์ผ ํ๋ ๊ณต๊ฐ ๊ณ์ด ์์์๋ โํ์ต ์๋ ํต์ผโ์ด๋ผ๋ ๊ทน๋จ์ ์๋ค. XL-VLA ๋ฆฌ๋ทฐ๋ ์ฌ๋ฌ ์์ ๊ด์ ๊ถค์ ์ ์คํ ์ธ์ฝ๋๋ก ๊ณต์ latent์ ๋ฐ์ด ๋ฃ๊ณ reconstructionยทretargetingยท์ ๊ทํ ์์ค๋ก ํ์ตํ๋ค. ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ ๋ฐ๋ ๋ฐฉํฅ์์ ๊ณต๊ฒฉํ๋ค โ XL-VLA๋ ํํ์ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ๋ฐฐ์ฐ๊ณ UHAS๋ ๊ธฐํ๋ก ๊ตฌ์ฑํ๋ค. ๊ทธ ๋๊ฐ๋ ๋์นญ์ ์ด๋ค. XL-VLA์ latent๋ ์ค์ ์ ๊ถค์ ๋ถํฌ์ ๋ง์ถฐ์ ธ ์์ด ์์ฐ์ค๋ฌ์ด ์ด๋์ ๋ด์ง๋ง ์ ์์๋ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ํ์ํ๊ณ , UHAS์ ๊ตฌ๋ ์ ์์ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ ํ์ ์์ง๋ง (\Delta\phi๋ฅผ ๋ฒ๋ฆฌ๊ณ plane์ ์๊ฐ๋ฝ์ ๋ถ์ด๋ ๋ฑ) ํํ์ ํํ๊ฐ ์์ผ๋ก ์ ํด์ ธ ์๋ค. CrossFormer์ embodiment๋ณ ํ๋ ํค๋, Universal Actions, One Hand to Rule Them All ๋ฑ๋ ๊ฐ์ ์คํํธ๋ผ ์์ ๋์ธ๋ค.
โ์ฌ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ํต์ผํ๋โ ํ๋ฆ๊ณผ ๋๋น๋๋ค. UniDex ๋ฆฌ๋ทฐ๋ egocentric ์ฌ๋ ์์์์ ๋ณดํธ์ ์ ์ ์ด๋ฅผ ํ์ตํ๊ณ , SPIDER ๋ฆฌ๋ทฐ๋ ๋ฌผ๋ฆฌ ๊ธฐ๋ฐ ๋ฆฌํ๊ฒํ ์ผ๋ก ์ฌ๋ ์์ฐ์ ์ฌ๋ฌ embodiment์ ์คํ ๊ฐ๋ฅ ๊ถค์ ์ผ๋ก ๋ณํํ๋ค. ์ด๋ค์ด ์ฌ๋ ์์ ๊ณตํต ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ผ๋๋ค๋ฉด, UHAS๋ ์ฌ๋ ์์กฐ์ฐจ (MANO ๋ชจ๋ธ๋ก) ๋ค embodiment ์ค ํ๋๋ก ์ทจ๊ธํ๊ณ ๊ธฐํํ์ ๊ตฌ๋ฅผ ๊ณตํต ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๋๋ค. ํฅ๋ฏธ๋กญ๊ฒ๋ UHAS ์คํ์์ MANO๋ ๊ฐ์ฅ ์ฌ์ด ์(single-hand 99.8, zero-shot 98.1)์ด๋ฉด์ ์์ค๋ก์๋ ๊ฐ์ฅ ๋์ ์(one-to-many 31~36%)์ด๋ค.
in-hand ์ฌ๋ฐฐํฅ์ด๋ผ๋ ๊ณผ์ ์ถ์์๋ ์ต๊ทผ ๋ฆฌ๋ทฐ๋ค๊ณผ ๋๋ํ ๋์ธ๋ค. In-Hand Physics Priors ๋ฆฌ๋ทฐ๋ ๊ฐ์ Allegro ์์์ grasp-quality ๋ณด์๊ณผ ์ด๋ฐฉ์ฑ ์๋ ํ์์ผ๋ก ํ ์์ ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ๋์ด์ฌ๋ฆฐ๋ค. ๋ฐฉํฅ์ด ์ ํํ ์ง๊ตํ๋ค โ ๊ทธ์ชฝ์ โํ ์์์ ์ต๋ํ ์โ์ด๊ณ UHAS๋ โ์ฌ๋ฌ ์์์ ๋๊ฒโ. ๋ ์ ๊ทผ์ด ์ถฉ๋ํ์ง ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ฒฐํฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ์๋ค(๋จ, ์ด๋ฐฉ์ฑ ์๋์ฒ๋ผ ๊ณผ์ ํนํ๋ ํ๋์จ์ด prior๋ embodiment ๋ถ๋ณ ํํ๊ณผ ๊ธด์ฅ ๊ด๊ณ์ ์๋ค). ViserDex ๋ฆฌ๋ทฐ์ Play2Perfect ๋ฆฌ๋ทฐ๋ ๊ฐ๊ฐ ์๊ฐ sim-to-real๊ณผ play ์ฌ์ ํ์ต์ผ๋ก ๊ฐ์ ๊ณผ์ ๋ฅผ ๋ค๋ฃจ๋๋ฐ, UHAS์ ์ค๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ(์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ 2.0ํ)๋ฅผ ๋ณด๋ฉด cross-embodiment ํํ๊ณผ sim-to-real ๊ฐ๊ฑด์ฑ์ ์์ง ๋ณ๊ฐ์ ์ถ์์ด ๋ถ๋ช ํ๋ค โ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ด ์์ ๋ ๊ฒ์ ์ ์๋ฟ์ด๋ค.
์์ฝ
UHAS์ ๊ธฐ์ฌ๋ ์ธ ๋ฌธ์ฅ์ผ๋ก ์์ถ๋๋ค. (1) ๋ก๋ด ์์ ํ๋์ ๊ด์ ์ด ์๋๋ผ ์ ์์ ๋์ธ ์ ์ค ๊ตฌ์ ๋ณํ (\Delta\theta,\Delta r)์ผ๋ก ์ ์ํ๋ฉด โ URDF๋ง์ผ๋ก ์๋ ๊ตฌ์ฑ๋๊ณ ์ ํฌ๊ธฐยท์๊ฐ๋ฝ ๊ฐ์์ ๋์ฒด๋ก ๋ฌด๊ดํ โ 15์ฐจ์ ๊ณต์ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์ด ์ป์ด์ง๋ค. (2) ์ด ํํ์ ๊ธฐํ๊ฐ ๊ด์ ์ lateral/encompassing์ผ๋ก ๊ฐ๋ผ ์ฃผ๋ฏ๋ก, ๋ฐ๋ณต ์ต์ ํ ์์ด lookup + 1-D ์์ฐจ ํด๋ก 150 Hz ์ญ๋ณํ(CIK)์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. (3) ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ค ์ด์ข ์(AllegroยทLEAPยทShadowยทMANO)์ ๋จ์ผ ์ ์ฑ ์ผ๋ก 98.7~99.5% ์ฑ๊ณต๋ฅ ์ ํ์ต์ํฌ ์ ์๊ณ , ํ์ต์ ์๋ ์์ผ๋ก๋ 85.7~98.1%์ zero-shot ์ ์ด์ 500 iter ํ์ธํ๋ ํ๋ณต์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
ํ๊ณ๋ ์ ๋ช ํ๋ค. ์๋ฎฌ ๋จ์ผ ์์์ ๊ด์ ์ ์ด ๋๋น ์ด๋์ 1%p ์ํ์ด๋ผ ์ด ํํ์ ๊ฐ์น๋ ์ค์ง ๋ค์ค ์์์ ๋์ค๋๋ฐ, ์ ์ multi-hand ๊ด์ ์ ์ด ๋์กฐ๊ตฐ์ด ์์ด โ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ๊ฐโ๋ผ๋ ์ง๋ฌธ์ด ์ด๋ ค ์๋ค. 5์งโ๏ธ4์ง ์ ์ด๋ 66~83%๋ก ๋ฌด๋์ง๊ณ , ๊ทธ ์์ธ์ด ํํ์ planeโ์๊ฐ๋ฝ ๊ฒฐํฉ์ ์์์ ๋ ผ๋ฌธ ์์ ์ ablation์ด ์์ฌํ๋ค. ์ค๊ธฐ๋ ์ฐ์ ์ฌ๋ฐฐํฅ ํ๊ท 2.0ํ๋ก ์๋ฎฌ(9.8ํ)๊ณผ ํฌ๊ฒ ๋ฒ์ด์ ธ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ถ๋ก์ ๋ณด๋ฉด ๊ทธ ๊ฒฉ์ฐจ์ ํฐ ๋ชซ์ด ํต์ ์ ๋ขฐ์ฑ๊ณผ ํ๋์จ์ด ๋ณํ์์ ์จ๋ค. CIK์ ๊ทผ์ฌ ์ค์ฐจ๋ ํ ๋ฒ๋ ์ธก์ ๋์ง ์์๊ณ , ํ์ธํ๋ ํ์ ๊ธฐ์ค์ ๊ณผ ๋๋ฉ์ธ ๋๋คํ ์์ ์ ํ ์ ์์น์ ์ด๊ธ๋๋ค.
๊ทธ๋ผ์๋ โcross-embodiment๋ฅผ ๋ฐ์ดํฐ๋ก ๋ฐฐ์ฐ์ง ๋ง๊ณ ์ขํ๊ณ๋ก ์ ์ํ์โ๋ ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ ํ๋๋ ๋ถ๋ช ํ ๊ฐ์น๊ฐ ์๋ค. ํนํ ์ ์์ ๋ถ์ด๋ ๋ฐ ๋ฐ์ดํฐ๊ฐ 0์ด๋ผ๋ ์ฑ์ง์ latent ๊ธฐ๋ฐ ์ ๊ทผ์ด ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ์ค ์ ์๋ ๊ฒ์ด๊ณ , ๊ทธ๊ฒ์ ์ฝ๋์ ์ฌ์ ํ์ต ์ ์ฑ ๊ณผ โ๋น์ ์ ์ ์ถ๊ฐํ๊ธฐโ ๋ฌธ์๋ก ๋ท๋ฐ์นจํด ๊ฒ์ฆ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ๋ง๋ ์ ๋ ๊ทธ๋ ๋ค. dexterous ๋ก๋ด ํ์ด๋ฐ์ด์ ๋ชจ๋ธ์ด ๊ทธ๋ฆฌํผ๋ฅผ ๋์ด๊ฐ๋ ค๋ฉด ์ธ์ ๊ฐ๋ ํ์ด์ผ ํ ๋ฌธ์ ์ ๋ํด, ์ด ๋ ผ๋ฌธ์ โ๊ธฐํ๋ก ํ๋ฆฐ๋คโ๋ ๊ฐ์ค์ ์ต์ํ ํ๋์ ๊ณผ์ ์์ ์ฑ๋ฆฝ์์ผฐ๋ค.