論文の概要: Certified Gradient-Based Contact-Rich Manipulation via Smoothing-Error Reachable Tubes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.09368v1
• Date: Tue, 10 Feb 2026 03:19:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.311176
• Title: Certified Gradient-Based Contact-Rich Manipulation via Smoothing-Error Reachable Tubes
• Title（参考訳）: Smoothing-Error Reachable tubeによるグラディエントベースコンタクトリッチマニピュレーション
• Authors: Wei-Chen Li, Glen Chou,
• Abstract要約: 我々は接触リッチな操作のための新しい勾配に基づくポリシー合成法を開発した。 提案手法は,平面プッシュ,オブジェクト回転,手動操作など,複数の接触に富むタスクに対して評価する。 定値ロバスト制御で微分可能な物理をブリッジすることにより,接触リッチな操作を行うための,初めて証明可能な勾配式ポリシー合成法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.119652071085673
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Gradient-based methods can efficiently optimize controllers using physical priors and differentiable simulators, but contact-rich manipulation remains challenging due to discontinuous or vanishing gradients from hybrid contact dynamics. Smoothing the dynamics yields continuous gradients, but the resulting model mismatch can cause controller failures when executed on real systems. We address this trade-off by planning with smoothed dynamics while explicitly quantifying and compensating for the induced errors, providing formal guarantees of constraint satisfaction and goal reachability on the true hybrid dynamics. Our method smooths both contact dynamics and geometry via a novel differentiable simulator based on convex optimization, which enables us to characterize the discrepancy from the true dynamics as a set-valued deviation. This deviation constrains the optimization of time-varying affine feedback policies through analytical bounds on the system's reachable set, enabling robust constraint satisfaction guarantees for the true closed-loop hybrid dynamics, while relying solely on informative gradients from the smoothed dynamics. We evaluate our method on several contact-rich tasks, including planar pushing, object rotation, and in-hand dexterous manipulation, achieving guaranteed constraint satisfaction with lower safety violation and goal error than baselines. By bridging differentiable physics with set-valued robust control, our method is the first certifiable gradient-based policy synthesis method for contact-rich manipulation.
• Abstract（参考訳）: グラディエントベースの手法は、物理的先行と微分可能なシミュレータを使ってコントローラーを効率的に最適化することができるが、ハイブリッド接触ダイナミクスからの勾配の不連続や消失のため、コンタクトリッチな操作は依然として困難である。 ダイナミックスを滑らかにすると連続的な勾配が生じるが、実際のシステムで実行された場合、モデルミスマッチがコントローラの故障を引き起こす可能性がある。 このトレードオフは、スムーズな力学を用いて計画し、引き起こされたエラーを明示的に定量化し補償し、真のハイブリッド力学における制約満足度と目標到達可能性の正式な保証を提供することによって解決する。 本手法は,凸最適化に基づく新しい微分可能シミュレータを用いて,接触力学と幾何学の両方を円滑に表現し,実際の力学との相違を,集合値の偏差として特徴付ける。 この偏差は、システムの到達可能な集合に対する解析的境界による時間変化アフィンフィードバックポリシーの最適化を制約し、スムーズな力学からの情報勾配のみに依存しながら、真の閉ループハイブリッド力学に対する堅牢な制約満足度を保証する。 提案手法は, 平面押下, オブジェクト回転, 手動手動操作などの接触に富むタスクにおいて, 安全違反の少ない制約満足度と目標誤差を基準線よりも低く達成し, 評価する。 定値ロバスト制御で微分可能な物理をブリッジすることにより,接触リッチな操作を行うための,初めて証明可能な勾配式ポリシー合成法である。

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