Object State Complexity (OSC)
Skillがなぜ難しいのかを分類する6つの軸
産業現場では、把持にとどまらない操作が求められます。DexBenchは、産業ロボティクスの基準となるAction定義を提示します。
Problem
Dexterity研究には、領域をまたいでActionの難易度を定義し、比較するための共通の枠組みがまだありません。
産業ごとに、操作に求める要件はそれぞれ独自の用語で表されています。物流の「ピッキング」と電子機器組立の「ピッキング」は、言葉は同じでも方法は異なります。
同じAction名の中に、条件の異なる作業がまとめられています。USBケーブルの挿入とピストンロッドの挿入はどちらも「挿入」ですが、求められる能力は異なります。
実験ごとに、オブジェクトも、初期条件も、成功基準も異なります。そのため結果は研究室間でも比較しにくく、企業間ではなおさらです。
操作能力を一目で示すマップがなければ、チームは何を開発し、何に投資し、何を研究すべきかを決めにくくなります。
Anatomy
現場の作業を比較するには、同じ単位に分ける必要があります。DexBenchは、動作から現場の作業までを三つの段階に分けて捉えます。
Action
一つの目的を果たす最小の操作単位
Skill
Action内の独立したボトルネックを解決する能力の単位
World
Skill単位に分解して分析できる、実際の産業現場の作業
Evaluation
DexBenchの評価プラットフォームには、産業ごとに実際の現場を再現したWorldが実装されており、同じ基準でテストできます。
DexBench
Measuring dexterity where it matters.
Drink from a fridge shelf
Box from cage to conveyor
Drawer into a washer
Plate stack to a cart
GENERALIZATION
Object
Variation in SKU, geometry, size, or appearance while preserving the task. Evaluation measures performance on unseen objects.
Physics
Variation in mass, friction, stiffness, center of mass, force/torque, and dynamic states such as speed and timing.
Spatial
Variation in initial pose, arrangement, clutter density, access constraints, clearance, and target position.
Framework
Skillがなぜ難しいのかを分類する6つの軸
OSC Axesが示す条件を克服するために必要な5つの能力
Actions
10 Skills
物体を周囲の環境から持ち上げ、移動や操作ができる状態にする動作
6 Skills
物体を手放さずに手と物体の接触関係を組み替え、姿勢または把持位置を変える動作
5 Skills
把持を維持したまま、到着時の状態が出発時と同一となるように物体を移動させる動作
6 Skills
手で支持していた物体を、指定された位置姿勢で環境に受け渡す動作
3 Skills
先に置いたものが次のものの支持面となるように積み重ね、積層全体の自立を保つ動作
3 Skills
複数の物体の相対位置、間隔、向きが目標配置を満たすように置く動作
6 Skills
クリアランス(隙間)の小さい目標位置に部品を挿入し、二つの部材の間に幾何学的な接合を成立させる動作
4 Skills
すでに結合した二つの部材の間に、規定軸力まで荷重を加える動作
3 Skills
ひも、結束バンド、梱包バンドなどの柔軟な部材で対象物を巻いて拘束し、緩まない張力を与える動作
8 Skills
動きが特定の軸に拘束されたインタフェースを、目標状態または目標位置まで駆動する動作
4 Skills
ヒンジによらず、物体の形状そのものを目標形状に変える動作
3 Skills
表面に沿って連続した接触を維持し、表面の状態を目標値まで変える動作
5 Skills
個数で数えられない流動体を、指定された容器に目標量だけ移し入れる動作
7 Skills
結合材や線材を切断・剥離し、対象物から分離する動作
4 Skills
粘着材を密着させるか留め具を貫通させて、対象物に不可逆な結合を成立させる動作
1 Skill
外部(人・工具・設備)から物体に力が加わっている間、物体を所定の姿勢に保持する動作
Method
同じAction内でも、環境・オブジェクト・モデルの能力の限界によってボトルネックは変わります。DexBenchは、その中から産業的価値のあるボトルネックを選び、それぞれをSkillとして定義しました。
SkillはActionとボトルネックを組み合わせて定義します。ボトルネックが同じであれば、オブジェクトが異なっても同じSkillとして扱います。
何が変わるかは定義しますが、どう変わるかは定義しません。Skillは初期状態と終了状態を明示し、方法はモデルに委ねます。
ボトルネックごとに、難しさの理由と必要な能力は異なります。そのため各Skillについて、難しさの理由をOSC Axesに、必要な能力をDexterity Regimesに対応付けました。