arxiv.org·2026/10/23
Soft-Object World Model 面向衣物高维形变与自遮挡的部分观测,在 Isaac Lab 随机材料折叠演示上训练:状态估计用条件 flow matching 从部分点云恢复完整点云,动态预测用监督 Transformer 读取上下文演示免更新推断材料与形状,Goal-Conditioned 策略生成候选轨迹,由世界模型 rollout 选出终端状态最接近目标的动作。作者报告仿真中监督 Transformer 的 MSE 低于 UniClothDiff、Flow Matching 与 Adaptigraph,且自回归误差增长较慢;作为动作评估器约 2x 性能提升,材料上下文匹配约 1.5x 提升。官方称真实 60 次折叠测试覆盖布料、衬衫、长裤及不同机器人平台,多数成功且无需测试时更新。局限是聚焦准静态折叠,长序列误差累积,需闭环重规划与更动态操作。
为什么重要 它给出软体操作世界模型的仿真数据训练、材料在线适配与候选动作评估闭环,可迁移到不同双臂/人形平台。适合 做软体操作、数据闭环与模型规划的工程师
对软物体(如衣物)的稳健操作是服务与家庭机器人需要掌握的关键技能,但由于其高维状态空间以及材料相关的形变,仍然具有挑战性。人类通过使用心理世界模型来应对这一挑战,这些模型会从部分观测中“想象”形状和材料属性,从而能够预测动作如何影响未来状态。
因此,将此类世界模型嵌入机器人,可以提升在真实世界中操作多种衣物的泛化能力。然而,学习得到的世界模型通常需要大量难以采集的真实世界数据,并且需要一种机制来推断支配动力学的潜在属性。
我们提出了一种 Soft-Object World Model,它使用在大规模模拟软物交互上训练的 transformer 主干,执行生成式全状态估计和动作条件动力学预测,并采取了缓解 sim-to-real gap 的措施。通过对可变长度的部分点云历史进行 in-context learning,该模型学习推断潜在形状和材料线索,并可在不更新权重的情况下跨机器人本体、材料参数、衣物类型与形状,以及操作协调模式进行泛化。
随后,该世界模型与 Goal-Conditioned 动作规划器集成,用于运动合成。我们在仿真和真实世界中针对双臂叠衣验证了该方法,并报告了 重建保真度、预测精度 和 任务成功率 的提升。
Robust manipulation of soft objects, such as garments, is a critical skill for service and household robots to adopt, but remains challenging due to its high-dimensional state space, and material-dependent deformations.
Humans address this challenge by using mental world models that "imagine" the shape and material properties from partial observations, which enables them to predict how actions affect future states.
As such, embedding such world models in robots allows for better generalization in manipulating a wide variety of garments in the real world.
However, learned world models typically require large amounts of real world data that is strenuous to collect, and a mechanism to infer latent properties that govern dynamics.
We present a Soft-Object World Model that performs generative full-state estimation and action-conditioned dynamics prediction using a transformer backbone trained on large-scale simulated soft object interactions, with measures to mitigate the sim-to-real gap.
By learning to infer latent shape and material cues through in-context learning over a variable-length partial point-cloud history, the model generalizes across robot embodiments, material parameters, garment types and shapes, and manipulation coordination modes without weight updates.
The world model is then integrated with a Goal-Conditioned action planner for motion synthesis.
We validate the approach in simulation and real world for bimanual garment folding, reporting improvements in reconstruction fidelity, prediction accuracy, and task success.
注释 · 表 I Average;PCN 的 CD/EMD 低但 MSE 高出自 表 I



EVIDENCE / METHODS
判断
MSE 监督 Transformer 最适合确定性动力学
官方实验显示,MSE 监督 Transformer 在 Cloth 与 Shirt 动力学预测中 MSE 最低。作者认为仿真动力学确定、全观测且 Markovian,因此确定性监督比生成式更匹配;生成模型更适合遮挡状态重建与动作提案。
注释 · 用于判断动力学模型选型,而不是只看摘要出自 §V-C
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