論文の概要: RopeDreamer: A Kinematic Recurrent State Space Model for Dynamics of Flexible Deformable Linear Objects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.28161v1
• Date: Thu, 30 Apr 2026 17:47:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-01 16:31:54.235914
• Title: RopeDreamer: A Kinematic Recurrent State Space Model for Dynamics of Flexible Deformable Linear Objects
• Title（参考訳）: RopeDreamer: フレキシブルな変形可能な線形物体のダイナミクスのための運動的リカレント状態空間モデル
• Authors: Tim Missal, Lucas Domingues, Berk Guler, Simon Manschitz, Jan Peters, Paula Dornhofer Paro Costa,
• Abstract要約: 逐次状態空間モデルと四元系キネマティックチェイン表現を組み合わせた潜在動的フレームワークを提案する。 我々は,自己切断を含む複雑なピック・アンド・プレース・トラジェクトリの大規模シミュレーションデータセットに対するアプローチを評価した。 提案手法は,50ステップの水平線上での開ループ予測誤差を40.52%削減できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.045392054359551
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The robotic manipulation of Deformable Linear Objects (DLOs) is a fundamental challenge due to the high-dimensional, non-linear dynamics of flexible structures and the complexity of maintaining topological integrity during contact-rich tasks. While recent data-driven methods have utilized Recurrent and Graph Neural Networks for dynamics modeling, they often struggle with self-intersections and non-physical deformations, such as tangling and link stretching. In this paper, we propose a latent dynamics framework that combines a Recurrent State Space Model with a Quaternionic Kinematic Chain representation to enable robust, long-term forecasting of DLO states. By encoding the DLO as a sequence of relative rotations (quaternions) rather than independent Cartesian positions, we inherently constrain the model to a physically valid manifold that preserves link-length constancy. Furthermore, we introduce a dual-decoder architecture that decouples state reconstruction from future-state prediction, forcing the latent space to capture the underlying physics of deformation. We evaluate our approach on a large-scale simulated dataset of complex pick-and-place trajectories involving self-intersections. Our results demonstrate that the proposed model achieves a 40.52% reduction in open-loop prediction error over 50-step horizons compared to the state-of-the-art baseline, while reducing inference time by 31.17%. Our model further maintains superior topological consistency in scenarios with multiple crossings, proving its efficacy as a compositional primitive for long-horizon manipulation planning.
• Abstract（参考訳）: 変形可能な線形物体(DLO)のロボット操作は、柔軟な構造の高次元非線形ダイナミクスと、接触豊富なタスクの間におけるトポロジ的整合性を維持する複雑さにより、根本的な課題である。 最近のデータ駆動手法では、リカレントニューラルネットワークとグラフニューラルネットワークを動的モデリングに用いているが、タングリングやリンクストレッチといった自己切断や非物理的変形に悩まされることが多い。 本稿では、リカレント状態空間モデルと四元系キネマティックチェイン表現を組み合わせて、DLO状態の堅牢かつ長期予測を可能にする潜在動的フレームワークを提案する。 DLO を独立カルト的位置ではなく相対回転(四元数)の列として符号化することにより、本質的にはリンク長の整合性を保存する物理的に有効な多様体にモデルを拘束する。 さらに、将来の状態予測から状態再構成を分離するデュアルデコーダアーキテクチャを導入し、潜在空間に変形の基盤となる物理を捕捉させる。 我々は,自己切断を含む複雑なピック・アンド・プレース・トラジェクトリの大規模シミュレーションデータセットに対するアプローチを評価した。 提案モデルでは,50ステップの水平線上での開ループ予測誤差を40.52%削減し,推算時間を31.17%削減した。 本モデルでは,複数交差するシナリオにおける位相的整合性をさらに向上させ,長期的操作計画のための構成的プリミティブとしての有効性を実証する。

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