ContactSDF: Funções de Distância Signada como Modelos Multi-Contato para Manipulação Dextriosa

Neste artigo, propomos o ContactSDF, um método que utiliza funções de distância signada (SDFs) para aproximar modelos multi-contato, incluindo detecção de colisão e rotinas de avanço temporal. O ContactSDF primeiro estabelece uma SDF usando a representação do plano suporte de um objeto para detecção de colisão, e então utiliza os cones duais de contato gerados para construir uma segunda SDF para previsão do próximo estado no avanço temporal. Essas duas SDFs criam um modelo dinâmico multi-contato diferenciável e em forma fechada para predição de estado, permitindo aprendizado e otimização eficiente do modelo para manipulação rica em contatos. Realizamos extensos experimentos de simulação para mostrar a eficácia do ContactSDF para aprendizado de modelo e controle em tempo real da manipulação dextriosa. Avaliamos ainda o ContactSDF em uma mão Allegro de hardware para tarefas de reorientação na palma da mão. Os resultados mostram que, com cerca de 2 minutos de aprendizado no hardware, o ContactSDF alcança manipulação dextriosa de alta qualidade em uma frequência de 30-60Hz.