Object State Complexity
OSCは、マニピュレーションのActionを難しくしている要因を6つの独立した軸に分解します。各軸は、オブジェクトの状態を扱いにくくする条件を一つずつ表します。
例えば、同じ挿入でも、許容誤差が±2 mmなら容易ですが、±0.2 mmでは未解決の課題になります。同じ注ぐ動作でも、透明なカップに注ぐなら容易ですが、中の見えない容器に決まった量を注ぐと失敗します。Action名だけでは、こうした違いは見えません。OSCはそれを明らかにします。
- タスクはなぜ失敗するのか？
- 例えば成功率が70%でも、残りの30%がなぜ失敗したのかはわかりません。
- 高度なDexterityはいつ必要になるのか？
- 同じタスクでも、オブジェクトの幾何形状、摩擦、遮蔽の有無によって、求められる能力は異なります。
- センサー、制御、学習をどう設計すべきか？
- タスク名だけでは、工学的な設計判断を下すことはできません。
OSC Vector
OSCベクトル
DexBenchのすべてのタスクは、互いに独立した難しさの要因を捉える6次元のOSCベクトルで特徴づけられます。
OSC =C_geom,C_force,C_contact,C_obs,C_deform,C_dyn
各軸が該当するかどうかは、タスクごとに個別に判断します。一つのタスクにも該当する軸と該当しない軸があり、その組み合わせから、そのタスクで問われる能力を把握できます。
Axes
6つの軸
C_geom幾何学的複雑度Geometric
有効な姿勢と接触構成の範囲が狭いタスクか？
形状の複雑さ、公差要件、アライメントへの感度を扱う軸です。オブジェクトの形状、対称性、または公差要件によって、マニピュレーションを成功させるための有効な構成空間が制約される場合に該当します。
C_force力制御複雑度Force
失敗を避けるために、力とトルクを精密に調整する必要があるタスクか？
成否が力とトルクの閾値に左右されるタスクに該当する軸です。こうしたタスクでは、力が足りなければタスクに失敗し、強すぎればオブジェクトを破損するため、許容される力の幅が狭くなります。
C_contact接触モード複雑度Contact
複数の接触状態を経て、接触が頻繁に変わるタスクか？
接触点、接触面、摩擦状態の多様性と、接触モードが切り替わる頻度で判断する軸です。複数の段階にわたって接触を順に再構成する必要があるタスクに該当します。
C_obs観測不完全性Observation
遂行に不可欠な状態が、センサーから見えないタスクか？
遮蔽、内部の接触状態、モーションブラー、およびセンサーが制御に必要な情報を直接観測できないあらゆる場合を扱う軸です。該当する場合は、推論、記憶、触覚フィードバックに頼らざるを得ません。
C_deform変形体複雑度Deformation
形状の自由度が高く、その状態が履歴に依存するオブジェクトか？
布、フィルム、ケーブルなどの変形可能なオブジェクトに見られる高次元の変形状態を扱う軸です。変形は状態空間を大きく広げ、履歴依存性を加えるとともに、剛体を前提とした手法では扱えない、材料特性の不確実性も、もたらします。
C_dyn動力学/時間複雑度Dynamic
状態が速く変化し、タイミングが成否を左右するタスクか？
状態変化の速さ、衝撃やリリースのような不連続なイベントの有無、そして制御遅延が成否を直接左右するかどうかで判断する軸です。移動するオブジェクト、注ぐ動作、キャッチなどに該当します。
Key Principle
誤差に対する感度
すべての軸がすべてのタスクに該当するわけではありません。あるタスクに該当するOSC軸が、そのタスクの主な難易度プロファイルを定義し、必要となるDexterity Regimeを決定します。例えば、精密挿入タスクにはC_geomとC_forceが該当し、C_deformとC_dynは該当しない場合があります。これは、幾何学的な精度と力制御が主な課題であり、変形とタイミングは問題にならないことを示しています。
この感度プロファイルは、タスクの種類ごとにハードウェア、センサー戦略、制御アーキテクチャを選ぶ際の指針になります。