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フィジカルAI関連の最新論文を、日本語のひとことで。原題は英語です。
最新論文: 2023/11/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
📖 UMIデバイス・カタログ(日本語版)UMI式データ収集デバイスと主要データセットを日本語で俯瞰 →- 論文制御学習ロボティクス
データ駆動型反復線形二次レギュレータによる不確実性下の制御学習
プロセスとセンシングの不確実性がある動的システムに対し、データに基づくiLQRの有効性を解析し、完全観測では大域的最適に収束するが部分観測ではバイアスが生じることを示し、複数ロールアウトの平均化で真の最適解が得られることをロボット例で検証した。
原題: Learning to Control under Uncertainty with Data-Based Iterative Linear Quadratic Regulator ／ Ran Wang, Raman Goyal, Suman Chakravorty
日本語で読む → - 論文制御/安定性解析ロボティクス
チルトロータUAVのための高度フィードバック線形化制御：歩容計画、制御器設計、安定性解析
チルトロータUAVのフィードバック線形化制御における過剰制御信号・特異行列・飽和の問題に対し、歩容計画と許容姿勢曲線の概念を導入し、飽和を伴うフィードバック線形化の安定性を初めて証明した。
原題: Advanced Feedback Linearization Control for Tiltrotor UAVs: Gait Plan, Controller Design, and Stability Analysis ／ Zhe Shen
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
自律製造のための大規模マルチロボット組立計画
CAD仕様から数千部品の組立手順を自動生成し、ロボット群の配置・タスク割当・協調搬送・衝突回避制御までを一貫して計画するアルゴリズム群を提案。
原題: Large-Scale Multi-Robot Assembly Planning for Autonomous Manufacturing ／ Kyle Brown, Dylan M. Asmar, Mac Schwager 他
日本語で読む → - 論文ソフトロボティクス/生成モデルロボティクス
DiffuseBot: 物理拡張拡散モデルによるソフトロボットの創成
物理シミュレーションを組み込んだ拡散モデルでソフトロボットの形状を生成し、微分可能シミュレーションによる制御との共同設計で多様なタスクをこなせるロボットを自動生成する手法を提案。
原題: DiffuseBot: Breeding Soft Robots With Physics-Augmented Generative Diffusion Models ／ Tsun-Hsuan Wang, Juntian Zheng, Pingchuan Ma 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
能動センシング歩行ポリシーによる物理特性の視覚推定学習
四足ロボットが歩行中に地面をこするなど能動的に探索して物理特性を推定し、そのデータで画像から地形の摩擦などを予測する視覚システムを自己教師あり学習する手法。
原題: Learning to See Physical Properties with Active Sensing Motor Policies ／ Gabriel B. Margolis, Xiang Fu, Yandong Ji 他
日本語で読む → - 論文LiDARオドメトリロボティクス
LiLO: 球面距離画像フィルタリングに基づく軽量・低バイアスLiDARオドメトリ
非構造化屋外環境向けに、点群を球面距離画像に変換して特徴をフィルタリングし、計算コストを抑えた軽量LiDARオドメトリ手法を提案した。
原題: LiLO: Lightweight and low-bias LiDAR Odometry method based on spherical range image filtering ／ Edison P. Velasco-Sánchez, Miguel Ángel Muñoz-Bañón, Francisco A. Candelas 他
日本語で読む → - 論文運動計画制御
深層強化学習グラフ：ニューラリアプノフ検証によるフィードバック運動計画
強化学習コントローラをノードとして接続し、ニューラリアプノフ関数で検証された吸引領域を保証することで、初期状態から目標状態まで誘導するフィードバック運動計画アルゴリズムを提案した。
原題: Deep Reinforcement Learning Graphs: Feedback Motion Planning via Neural Lyapunov Verification ／ Armin Ghanbarzadeh, Esmaeil Najafi
日本語で読む → - 論文位置推定cs.IT
構造化距離行列からの低ランク行列回復による位置推定
アンカーと中心ノードへの距離のみが既知という制限された状況で、グラム行列の低ランク部分行列回復として点配置を推定する手法を提案し、十分な距離サンプルがあれば正確に復元できることを示した。
原題: Localization from structured distance matrices via low-rank matrix recovery ／ Samuel Lichtenberg, Abiy Tasissa
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
手持ちグリッパと人間操作における形態的ギャップの実証
人間が手持ち式のパラレルグリッパと頭部カメラを装着して操作デモを収集する手法を提案し、ロボットと人間の形態差が学習に与える影響を分析した。
原題: On Hand-Held Grippers and the Morphological Gap in Human Manipulation Demonstration ／ Kiran Doshi, Yijiang Huang, Stelian Coros
日本語で読む → - 論文VPR画像認識
視覚的場所認識におけるスパイキングニューラルネットワークの応用
スパイキングニューラルネットワーク(SNN)を視覚的場所認識(VPR)に応用し、モジュール型SNNとそのアンサンブル、シーケンスマッチングを提案して、省エネルギーなロボティクスへの可能性を示した。
原題: Applications of Spiking Neural Networks in Visual Place Recognition ／ Somayeh Hussaini, Michael Milford, Tobias Fischer
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
マルチロボットシステムのための安全制御の学習：手法・検証・未解決課題
複数ロボットの安全な制御を学習ベースで実現する手法を、安全性の概念からシールディング、制御バリア関数学習、安全考慮型マルチエージェント強化学習、検証ツールまで体系的にサーベイし、今後の課題を整理した。
原題: Learning Safe Control for Multi-Robot Systems: Methods, Verification, and Open Challenges ／ Kunal Garg, Songyuan Zhang, Oswin So 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
四足歩行ロボットの適応行動のためのスキルグラフによる信頼性の高いスキル推論
四足歩行ロボットの基本スキルを知識グラフのように組織化する「Robot Skill Graph」を提案し、新しいタスクや環境への適応とスキルの高速学習を可能にした。
原題: Unlock Reliable Skill Inference for Quadruped Adaptive Behavior by Skill Graph ／ Hongyin Zhang, Diyuan Shi, Zifeng Zhuang 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
全地球測位不要・通信拒否環境における群れの自己クラスタリング
各ロボットが限られた視野の距離センサのみを使い、近傍との相対距離に応じて自律的に空間的な群れを形成する手法を提案。GPSや通信が使えない環境でも、クラスタ数やサイズの事前知識なしにロバストにクラスタリングできる。
原題: Swarm Self Clustering for Communication denied Environments without Global Positioning ／ Sweksha Jain, Rugved Katole, Leena Vachhani
日本語で読む → - 論文医用ロボティクスロボティクス
ロボット超音波における呼吸補償ボリューム再構成のための暗黙的ニューラル表現
ロボット超音波システムで取得した腹部3D超音波画像に対し、暗黙的ニューラル表現を用いて呼吸運動を補償し、アーチファクトを抑えた滑らかなボリューム再構成を実現する手法を提案した。
原題: Implicit Neural Representations for Breathing-compensated Volume Reconstruction in Robotic Ultrasound ／ Yordanka Velikova, Mohammad Farid Azampour, Walter Simson 他
日本語で読む → - 論文オフロード自律走行ロボティクス
HOUND：高速オフロード自律走行のための低コスト研究プラットフォーム
1/10スケールの低コストなオフロード自律走行車プラットフォームHOUNDを開発し、シミュレータ統合と転倒防止システムにより、高速で険しい地形での走行を実現した。
原題: Demonstrating HOUND: A Low-cost Research Platform for High-speed Off-road Underactuated Nonholonomic Driving ／ Sidharth Talia, Matt Schmittle, Alexander Lambert 他
日本語で読む → - 論文群制御AI
模倣学習に基づく代替マルチエージェントPPOによる整形式群れの追跡回避
集中型MAPPOで群れのフォーメーション制御を学習し、模倣学習で分散化して通信量を削減、代替訓練で性能を補償する手法を提案した。
原題: Imitation Learning based Alternative Multi-Agent Proximal Policy Optimization for Well-Formed Swarm-Oriented Pursuit Avoidance ／ Sizhao Li, Yuming Xiang, Rongpeng Li 他
日本語で読む → - 論文飛行制御ロボティクス
時間最適なクアッドコプター飛行のためのエンドツーエンド強化学習
クアッドコプターの高速飛行制御において、モーター指令を直接出力するエンドツーエンド強化学習を提案し、残差モデルと適応手法でsim-to-realギャップを埋め、シミュレーションと実機で従来手法を上回る性能を示した。
原題: End-to-end Reinforcement Learning for Time-Optimal Quadcopter Flight ／ Robin Ferede, Christophe De Wagter, Dario Izzo 他
日本語で読む → - 論文次善視点計画ロボティクス
対象植物ノードの知覚改善のための勾配ベース局所次善視点計画
トマト温室での収穫・除葉作業のため、遮蔽された植物ノードを効率的に知覚する勾配ベースの局所次善視点計画手法を提案し、計算量を10分の1に削減しつつ軌道効率を28%向上させた。
原題: Gradient-based Local Next-best-view Planning for Improved Perception of Targeted Plant Nodes ／ Akshay K. Burusa, Eldert J. van Henten, Gert Kootstra
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
人間の意図を利用した協調マニピュレーションのための先読みロボット制御
人間との力のやり取りから意図をリアルタイムに認識し、階層型制御で協調動作を実現するロボット制御フレームワークを提案し、UR10eでの実験で有効性を示した。
原題: Proactive Robot Control for Collaborative Manipulation Using Human Intent ／ Zhanibek Rysbek, Siyu Li, Afagh Mehri Shervedani 他
日本語で読む → - 論文動作計画ロボティクス
深層学習による最適化ベース動作計画の高速化
3D環境をコンパクトに符号化するbasis point setと学習により、最適化ベース動作計画の初期解を予測して高速化し、19自由度ヒューマノイドで200msの経路生成と実機実験を実現した。
原題: Speeding Up Optimization-based Motion Planning through Deep Learning ／ Johannes Tenhumberg, Darius Burschka, Berthold Bäuml
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
Quatro++: LiDAR SLAMのループ閉じ込みのための地面セグメンテーションを活用したロバストなグローバル位置合わせ
LiDAR SLAMのループ閉じ込みにおいて、地面セグメンテーションを利用して点群の疎性と退化の問題を克服し、ロバストなグローバル位置合わせを実現するフレームワークを提案した。
原題: Quatro++: Robust Global Registration Exploiting Ground Segmentation for Loop Closing in LiDAR SLAM ／ Hyungtae Lim, Beomsoo Kim, Daebeom Kim 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
不確実環境下でのドローン群に対する安全なマルチエージェント運動計画：フィルタ付き強化学習によるアプローチ
強化学習で各ドローンの運動計画を学習し、凸最適化とチャンス制約による安全フィルタで衝突回避を保証する、リアルタイム実行可能なマルチエージェント運動計画手法を提案した。
原題: Safe multi-agent motion planning under uncertainty for drones using filtered reinforcement learning ／ Sleiman Safaoui, Abraham P. Vinod, Ankush Chakrabarty 他
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
iDb-A*: 反復探索と最適化による最適キノダイナミック運動計画
探索と軌道最適化を反復的に組み合わせ、不連続性を徐々に許容しながら運動プリミティブを増やすことで、複雑なダイナミクスを持つロボットの最適運動計画を高速かつ漸近最適に解く手法を提案。
原題: iDb-A*: Iterative Search and Optimization for Optimal Kinodynamic Motion Planning ／ Joaquim Ortiz-Haro, Wolfgang Hoenig, Valentin N. Hartmann 他
日本語で読む → - 論文宇宙ロボティクス画像認識
宇宙ランデブー向け深層学習相対姿勢推定における敵対的攻撃検出
CNNによる宇宙機の相対姿勢推定に対し、SHAP値とLSTMを用いて敵対的攻撃を99.21%の精度で検出する手法を提案した。
原題: Robust Adversarial Attacks Detection for Deep Learning based Relative Pose Estimation for Space Rendezvous ／ Ziwei Wang, Nabil Aouf, Jose Pizarro 他
日本語で読む → - 論文能動的推論/運転行動モデルロボティクス
不確実性をその場で解消：能動的推論による適応的運転行動のモデル化
能動的推論に基づき、人間の運転者が目標達成と不確実性解消を単一の目的関数で両立する適応的運転行動モデルを提案し、遮蔽物通過と運転中の二次課題という2つの状況で人間らしい行動を再現した。
原題: Resolving uncertainty on the fly: Modeling adaptive driving behavior as active inference ／ Johan Engström, Ran Wei, Anthony McDonald 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーション画像認識
意味的具現化ナビゲーションのための活用誘導探索
物体ナビゲーションにおいて、探索と活用のモジュールを組み合わせるXGXを提案し、成功率を70%から73%に向上させ、実機転移でもベースラインの2倍以上の性能を達成した。
原題: Exploitation-Guided Exploration for Semantic Embodied Navigation ／ Justin Wasserman, Girish Chowdhary, Abhinav Gupta 他
日本語で読む → - 論文制御ロボティクス
UAVにおける幾何学的制御とフィードバック線形化のレビュー
UAVの制御手法として幾何学的制御とフィードバック線形化に焦点を当て、理論的基盤・実応用・課題・研究動向を包括的にレビューした論文。
原題: Geometric and Feedback Linearization on UAV: Review ／ Hans Oersted, Yudong Ma
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
マルチロボット群のための平面衝突回避トロコイド経路設計
3台の非ホロノミックロボット群が周期的なトロコイド軌道を生成するよう合意プロトコルのパラメータと初期位置を設計し、衝突回避・通信範囲・速度制約を満たすことを示した。
原題: Design of Planar Collision-free Trochoidal Paths for a Multi-robot Swarm ／ Adil Shiyas, Sachit Rao
日本語で読む → - 論文sim2real制御
分布シフト下でのSTLランタイム検証のためのロバストコンフォーマル予測
設計時と実環境の分布差を考慮し、ロバストコンフォーマル予測を用いてSTLタスクのランタイム検証を確率的に保証する手法を提案し、Frankaマニピュレータのシミュレーションで検証した。
原題: Robust Conformal Prediction for STL Runtime Verification under Distribution Shift ／ Yiqi Zhao, Bardh Hoxha, Georgios Fainekos 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
大規模言語モデルのフィードバックによるロボットマニピュレーションの強化学習加速
LLMを自動監督者として活用し、自然言語プロンプトで報酬フィードバックを与えることで、ロボット操作タスクの強化学習を効率化するLafite-RLフレームワークを提案した。
原題: Accelerating Reinforcement Learning of Robotic Manipulations via Feedback from Large Language Models ／ Kun Chu, Xufeng Zhao, Cornelius Weber 他
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