論文の概要: Multi-Rigid-Body Approximation of Human Hands with Application to Digital Twin
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.07359v1
- Date: Mon, 08 Dec 2025 09:59:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.203034
- Title: Multi-Rigid-Body Approximation of Human Hands with Application to Digital Twin
- Title(参考訳): デジタル双生児における人手の多輪体近似
- Authors: Bin Zhao, Yiwen Lu, Haohua Zhu, Xiao Li, Sheng Yi,
- Abstract要約: 人間の手の多剛体近似を構築するための完全なパイプラインを提案する。
重要な技術的課題は、MANOの非拘束SO(3)関節回転を剛体モデルの運動的に制約された関節に投影することである。
我々は、強化学習ポリシーが多剛体ハンドを制御するデジタルツイン実験を通して、我々のアプローチを検証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 15.994779114499861
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Human hand simulation plays a critical role in digital twin applications, requiring models that balance anatomical fidelity with computational efficiency. We present a complete pipeline for constructing multi-rigid-body approximations of human hands that preserve realistic appearance while enabling real-time physics simulation. Starting from optical motion capture of a specific human hand, we construct a personalized MANO (Multi-Abstracted hand model with Neural Operations) model and convert it to a URDF (Unified Robot Description Format) representation with anatomically consistent joint axes. The key technical challenge is projecting MANO's unconstrained SO(3) joint rotations onto the kinematically constrained joints of the rigid-body model. We derive closed-form solutions for single degree-of-freedom joints and introduce a Baker-Campbell-Hausdorff (BCH)-corrected iterative method for two degree-of-freedom joints that properly handles the non-commutativity of rotations. We validate our approach through digital twin experiments where reinforcement learning policies control the multi-rigid-body hand to replay captured human demonstrations. Quantitative evaluation shows sub-centimeter reconstruction error and successful grasp execution across diverse manipulation tasks.
- Abstract(参考訳): 人手シミュレーションはデジタルツインアプリケーションにおいて重要な役割を担い、解剖学的な忠実さと計算効率のバランスをとるモデルを必要とする。
本研究では,現実的な外観を保ちながら,実時間物理シミュレーションを可能にした,人間の手の多剛体近似を構築するための完全なパイプラインを提案する。
特定の人間の手の光学的モーションキャプチャから始めて、パーソナライズされたMANO(Multi-Abstracted Hand Model with Neural Operations)モデルを構築し、解剖学的に一貫した関節軸を持つURDF(Unified Robot Description Format)表現に変換する。
重要な技術的課題は、MANOの非拘束SO(3)関節回転を剛体モデルの運動的に制約された関節に投影することである。
単自由度ジョイントに対する閉形式解を導出し、回転の非可換性を適切に扱う2つの自由度ジョイントに対してベーカー・カンベル・ハウスドルフ(BCH)補正反復法を導入する。
デジタル双対実験により、強化学習ポリシーが多体ハンドを制御し、捕獲された人間の実演を再現する手法を検証した。
定量的評価により,多種多様な操作課題におけるサブセンシティメータ再構成誤差と把握実行が得られた。
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