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본 논문은 강체 상호작용 시뮬레이션의 어려움인 국부 접촉 포착 문제를 해결하기 위해 RiCo(Rigid-body Contact Reasoning)를 제안합니다. RiCo는 희소한 접촉 표면 지점들의 이웃 정보를 활용하여 객체 간의 상호작용을 추론하며, 이를 통해 높은 정확도와 충실도를 달성했습니다.
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원문 바로가기강체(rigid-body) 상호작용의 정확한 시뮬레이션은 예측적 물리 세계 모델에 필수적입니다. 객체 동역학(object dynamics) 모델링 분야에서 최근 진전이 있었음에도 불구하고, 표면 간 국부 접촉이 객체의 움직임을 어떻게 형성하는지 포착하는 것은 여전히 어렵습니다. 엔드투엔드(end-to-end) 세계 모델은 전체 장면 또는 객체에 걸쳐 상호작용을 예측하지만, 실제로는 강체 접촉이 본질적으로 국부적이며 인접한 표면만이 직접 접촉력을 교환할 수 있습니다. 이러한 관찰에서 영감을 받아, 우리는 Rigid-body Contact Reasoning (RiCo)을 소개합니다. RiCo는 희소한(sparse) 접촉 표면 지점들의 이웃을 통해 객체 간의 상호작용을 표현합니다. RiCo는 각 지점의 상태에 인접 표면들의 상대적 기하학, 움직임 및 물리적 속성을 결합하고, 이를 통해 객체의 점들 전반에 걸쳐 추론하여 이러한 국부 접촉들이 어떻게 공동으로 그 움직임에 영향을 미치는지 결정합니다. RiCo는 교차 객체(cross-object) 추론을 인접 표면으로 제한하는 동시에 각 강체 내부로 접촉 정보를 전파함으로써, 모든 장면 지점 쌍을 모델링하는 비용 없이 정밀한 상호작용 세부 사항을 유지합니다. 이러한 특성 덕분에 RiCo는 더 높은 정확도와 접촉 충실도를 달성할 수 있습니다. MOVi-benchmark에서의 실험 결과에 따르면, RiCo는 기준선(baselines) 대비 위치 및 방향 오차를 각각 31~35%, 약 38% 감소시킵니다. 더욱이, RiCo는 높은 접촉 충실도를 달성하여, Ground-truth 대비 침투 시간과 평균 깊이 차이가 각각 11.0%, 2.22 mm에 그쳤습니다. RiCo는 또한 소규모 훈련 시나리오에서부터 270개의 객체를 포함하는 장면까지 제로샷(zero-shot)으로 일반화됩니다. 우리의 실제 다중 공 충돌 실험은 시뮬레이션-실제(sim-to-real) 전이의 예비 증거를 추가로 제공합니다.