We introduce SoftAct, a framework for teaching soft robot hands to perform human-like manipulation skills by explicitly reasoning about contact forces. Leveraging immersive virtual reality, our system captures rich human demonstrations, including hand kinematics, object motion, dense contact patches, and detailed contact force information. Unlike conventional approaches that retarget human joint trajectories, SoftAct employs a two-stage, force-aware retargeting algorithm. The first stage attributes demonstrated contact forces to individual human fingers and allocates robot fingers proportionally, establishing a force-balanced mapping between human and robot hands. The second stage performs online retargeting by combining baseline end-effector pose tracking with geodesic-weighted contact refinements, using contact geometry and force magnitude to adjust robot fingertip targets in real time. This formulation enables soft robotic hands to reproduce the functional intent of human demonstrations while naturally accommodating extreme embodiment mismatch and nonlinear compliance. We evaluate SoftAct on a suite of contact-rich manipulation tasks using a custom non-anthropomorphic pneumatic soft robot hand. SoftAct's controller reduces fingertip trajectory tracking RMSE by up to 55 percent and reduces tracking variance by up to 69 percent compared to kinematic and learning-based baselines. At the policy level, SoftAct achieves consistently higher success in zero-shot real-world deployment and in simulation. These results demonstrate that explicitly modeling contact geometry and force distribution is essential for effective skill transfer to soft robotic hands, and cannot be recovered through kinematic imitation alone. Project videos and additional details are available at https://soft-act.github.io/.


翻译:我们提出SoftAct框架,通过显式推理接触力来教软体机器人手执行类人操作技能。借助沉浸式虚拟现实,我们的系统捕获丰富的演示数据,包括手部运动学、物体运动、密集接触区域和详细的接触力信息。与传统方法仅重定向人类关节轨迹不同,SoftAct采用两阶段力感知重定向算法:第一阶段将演示接触力归因于单个手指,并按比例分配机器人手指,建立人与机器人手之间的力平衡映射;第二阶段通过基线末端执行器姿态跟踪与测地线加权接触修正相结合,利用接触几何和力幅值实时调整机器人指尖目标。该公式使软体机器人手能够复现人类演示的功能意图,同时自然适应极端本体差异和非线性柔顺性。我们在定制非拟人化气动软体机器人手上对一系列接触密集型操作任务进行SoftAct评估。与运动学和学习基线相比,SoftAct控制器将指尖轨迹跟踪均方根误差降低高达55%,跟踪方差降低高达69%。在策略层面,SoftAct在零样本真实世界部署和仿真中均取得更高成功率。结果表明,显式建模接触几何和力分布对软体机器人手技能迁移至关重要,且无法通过单纯运动学模仿实现。项目视频及更多详情见https://soft-act.github.io/。

0
下载
关闭预览

相关内容

软体机器人是一种新型柔软机器人,能够适应各种非结构化环境,与人类的交互也更安全。机器人本体利用柔软材料制作,一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料;区别于传统机器人电机驱动,软体机器人的驱动方式主要取决于所使用的智能材料;一般有介电弹性体(DE)、离子聚合物金属复合材料(IPMC)、形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)等等,从响应的物理量暂时分为如下几类:电场、压力、磁场、化学反应、光、温度。科学家依此设计了各种各样的软体机器人,大多数软体机器人的设计是模仿自然界各种生物,如蚯蚓、章鱼、水母等。
PlaNet 简介:用于强化学习的深度规划网络
谷歌开发者
13+阅读 · 2019年3月16日
基于人体骨架的行为识别【附PPT与视频资料】
人工智能前沿讲习班
31+阅读 · 2019年1月15日
群体智能:新一代人工智能的重要方向
走向智能论坛
12+阅读 · 2017年8月16日
【强化学习】强化学习+深度学习=人工智能
产业智能官
55+阅读 · 2017年8月11日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
0+阅读 · 12分钟前
21世纪的无人机战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:05
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:51
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员