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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: 2023/10/1 ／ 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sim2realロボティクス
相互作用する物体の物性推定：Sum-GP-UCBによるベイズ最適化
複数の物体が相互作用するシーンから、各物体の物性パラメータをベイズ最適化で推定する手法を提案。報酬をシーンごとに分解し、部分評価で効率化した。
原題: Estimating Material Properties of Interacting Objects Using Sum-GP-UCB ／ M. Yunus Seker, Oliver Kroemer
日本語で読む → - 論文世界モデル機械学習
実世界でのオフライン世界モデルのファインチューニング
実機で収集したオフラインデータで世界モデルを事前学習し、モデルベース計画で得たオンラインデータでファインチューニングする手法を提案。計画時に不確実性を考慮することで外挿誤差を抑え、限られたデータでも新規タスクへ少ない試行で適応できることを示した。
原題: Finetuning Offline World Models in the Real World ／ Yunhai Feng, Nicklas Hansen, Ziyan Xiong 他
日本語で読む → - 論文基盤モデルロボティクス
GRID: 汎用ロボット知能開発プラットフォーム
ロボットが物理世界を理解する基盤モデルを活用し、スキルを学習・組み合わせ・適応できる拡張性の高い開発プラットフォームGRIDを提案し、空中ロボットのシナリオで有効性を示した。
原題: GRID: A Platform for General Robot Intelligence Development ／ Sai Vemprala, Shuhang Chen, Abhinav Shukla 他
日本語で読む → - 論文動作計画ロボティクス
安全な回廊上のグラフ理論的ベジェ曲線最適化による安全で滑らかな動作計画
ベジェ曲線の最適化目的を制御点間の合意距離としてグラフ理論的に統一的に捉え、標準的な物理目的に加え幾何・統計的目的を導入し、安全回廊上での動作計画で比較した。
原題: Graph-Theoretic B\'ezier Curve Optimization over Safe Corridors for Safe and Smooth Motion Planning ／ Soufyan Zayou, Ömür Arslan
日本語で読む → - 論文自動運転データセットロボティクス
TWICEデータセット：制御環境におけるテストシナリオのデジタルツイン
悪天候下の実車テストと、そのデジタルツインを用いた実験室でのハードウェアインザループシミュレーションの両方から、カメラ・レーダー・LiDAR・IMU・GPSデータを収録した大規模データセットを構築した。
原題: TWICE Dataset: Digital Twin of Test Scenarios in a Controlled Environment ／ Leonardo Novicki Neto, Fabio Reway, Yuri Poledna 他
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
ワンショット模倣学習：姿勢推定の観点から
単一の実演のみで、追加データ収集や事前知識なしに模倣学習を行うため、軌道転移と未知物体の姿勢推定を組み合わせる手法を検討し、実世界10タスクで姿勢推定器の性能や誤差要因を分析した。
原題: One-Shot Imitation Learning: A Pose Estimation Perspective ／ Pietro Vitiello, Kamil Dreczkowski, Edward Johns
日本語で読む → - 論文軌道最適化ロボティクス
宇宙機ランデブーのためのTransformerによる軌道最適化
Transformerを用いて、過去データから準最適な制御方策を学習し、非凸最適制御問題の逐次最適化をウォームスタートすることで、硬い制約を満たしつつ軌道最適化を効率化する手法を提案した。
原題: Transformers for Trajectory Optimization with Application to Spacecraft Rendezvous ／ Tommaso Guffanti, Daniele Gammelli, Simone D'Amico 他
日本語で読む → - 論文協調知覚画像認識
BM2CP: LiDARとカメラによる効率的な協調知覚
LiDARとカメラを組み合わせた協調知覚フレームワークBM2CPを提案し、通信量を50分の1に抑えつつ最先端手法を上回る性能を実現した。
原題: BM2CP: Efficient Collaborative Perception with LiDAR-Camera Modalities ／ Binyu Zhao, Wei Zhang, Zhaonian Zou
日本語で読む → - 論文自己モデリング画像認識
高自由度動的ニューラルフィールドによるロボット自己モデリングと動作計画
2D画像のみからロボットの運動学的自己モデルをニューラルフィールドで学習し、7自由度ロボットで動作計画に応用した研究。
原題: High-Degrees-of-Freedom Dynamic Neural Fields for Robot Self-Modeling and Motion Planning ／ Lennart Schulze, Hod Lipson
日本語で読む → - 論文オプティカルフロー/ステレオ深度画像認識
UFD-PRiME: 画素レベルの剛体運動推定によるオプティカルフローとステレオ深度の教師なし同時学習
オプティカルフローとステレオ深度を教師なしで同時に学習し、画素ごとの3D剛体運動推定を組み合わせることで、動物体の動きも考慮した高精度なフロー推定を実現した。
原題: UFD-PRiME: Unsupervised Joint Learning of Optical Flow and Stereo Depth through Pixel-Level Rigid Motion Estimation ／ Shuai Yuan, Carlo Tomasi
日本語で読む → - 論文強化学習機械学習
f-方策勾配：f-ダイバージェンスを用いた目標条件付き強化学習の一般フレームワーク
目標条件付き強化学習において、エージェントの状態訪問分布と目標との間のf-ダイバージェンスを最小化することで探索を促進する新しい手法f-PGを提案し、スパース報酬環境での性能向上を示した。
原題: $f$-Policy Gradients: A General Framework for Goal Conditioned RL using $f$-Divergences ／ Siddhant Agarwal, Ishan Durugkar, Peter Stone 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
オンライン残差学習を組み合わせた適応的接触陰的モデル予測制御
接触を伴うロボット制御において、ハイブリッドモデルの残差をオンライン学習で補正しながらリアルタイムにモデル予測制御を行う枠組みを提案し、未知物体の転がり操作で有効性を示した。
原題: Adaptive Contact-Implicit Model Predictive Control with Online Residual Learning ／ Wei-Cheng Huang, Alp Aydinoglu, Wanxin Jin 他
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
単一ミリ波アンカーによるドローンの3D自己位置推定
単一のミリ波アンカーとドローン搭載のミリ波レーダー・IMUを組み合わせ、暗所や遮蔽・GPS拒否環境でも6DoF自己位置推定を実現したシステムMiFlyを開発した。
原題: 3D Self-Localization of Drones using a Single Millimeter-Wave Anchor ／ Maisy Lam, Laura Dodds, Aline Eid 他
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
UNav-Sim: 視覚的にリアルな水中ロボティクスシミュレータと合成データ生成フレームワーク
Unreal Engine 5による高精細レンダリングを採用した初のオープンソース水中ロボットシミュレータで、ROS対応の視覚ベース自律航行スタックと合成データ生成機能を備える。
原題: UNav-Sim: A Visually Realistic Underwater Robotics Simulator and Synthetic Data-generation Framework ／ Abdelhakim Amer, Olaya Álvarez-Tuñón, Halil Ibrahim Ugurlu 他
日本語で読む → - 論文協調測位ロボティクス
平面制約を活用した因子グラフ最適化による車車間協調測位
車車間測距が途絶えても、協調車両の位置情報から道路平面を構築し、その平面制約を因子グラフ最適化に組み込むことで協調測位の性能低下を抑える手法を提案した。
原題: Plane Constraints Aided Multi-Vehicle Cooperative Positioning Using Factor Graph Optimization ／ Chen Zhuang, Hongbo Zhao
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
布マニピュレーションにおけるsim-to-realギャップのベンチマーク
布の操作タスクを対象に、4つの物理シミュレータ(MuJoCo, Bullet, Flex, SOFA)と実世界データのギャップを評価するベンチマークデータセットを構築し、再現性・計算時間・安定性を比較した。
原題: Benchmarking the Sim-to-Real Gap in Cloth Manipulation ／ David Blanco-Mulero, Oriol Barbany, Gokhan Alcan 他
日本語で読む → - 論文医療ロボティクス/ベイズ最適化ロボティクス
深層カーネルと画像品質推定器を用いたベイズ最適化によるロボット超音波制御の最適化
ロボット超音波の6次元プローブ制御において、深層カーネルと深層畳み込みニューラルネットワークによる画像品質推定器をベイズ最適化に組み込み、サンプル効率を50%以上向上させた。
原題: Deep Kernel and Image Quality Estimators for Optimizing Robotic Ultrasound Controller using Bayesian Optimization ／ Deepak Raina, SH Chandrashekhara, Richard Voyles 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
強化学習による地形認識型四足歩行
固有感覚と外界感覚を統合し、軌道生成器のパラメータを調整するDNN方策を強化学習で訓練することで、四足ロボットが階段や飛び石などの不整地を任意方向に安全かつ省エネで歩行できるようにした。
原題: Terrain-Aware Quadrupedal Locomotion via Reinforcement Learning ／ Haojie Shi, Qingxu Zhu, Lei Han 他
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
どこでも走行：マルチモーダル基盤モデルによる汎化可能なエンドツーエンド自動運転
マルチモーダル基盤モデルから空間・意味特徴を抽出し、未知環境でも画像とテキストで問い合わせ可能なエンドツーエンド自動運転を実現した。
原題: Drive Anywhere: Generalizable End-to-end Autonomous Driving with Multi-modal Foundation Models ／ Tsun-Hsuan Wang, Alaa Maalouf, Wei Xiao 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
視覚ベース触覚センサとニューラルネットワークによるマルチモーダル接触情報知覚システム
視覚ベース触覚センサの画像表現を深層ニューラルネットワークで解析し、単一センサで物体の分類・位置・姿勢・力を同時に推定するマルチモーダル接触知覚システムを開発した。
原題: A Vision-Based Tactile Sensing System for Multimodal Contact Information Perception via Neural Network ／ Weiliang Xu, Guoyuan Zhou, Yuanzhi Zhou 他
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
方策勾配法と安全制御を組み合わせた自動運転
深層決定論的方策勾配法(DDPG)で自動運転を学習し、人工ポテンシャル場による衝突回避制御を組み合わせることで、安全性を保ちながら多様な状況に対応する手法を提案した。
原題: Combining Policy Gradient and Safety-Based Control for Autonomous Driving ／ Xi Xiong, Lu Liu
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
主に運動学的なシステムのための適応的歩容モデリングと最適化
データ駆動モデリングと幾何力学を組み合わせた適応的同定手法で、主に運動学的な移動ロボットの歩容を効率的に最適化し、地形変化にも対応できることを示した。
原題: Adaptive Gait Modeling and Optimization for Principally Kinematic Systems ／ Siming Deng, Noah J. Cowan, Brian A. Bittner
日本語で読む → - 論文水中SLAM/ソナー画像認識
SONIC: 姿勢教師あり学習によるソナー画像対応付け
水中SLAMのためのソナー画像対応付け手法SONICを提案し、視点変化に頑健な特徴対応を姿勢教師あり学習で実現した。
原題: SONIC: Sonar Image Correspondence using Pose Supervised Learning for Imaging Sonars ／ Samiran Gode, Akshay Hinduja, Michael Kaess
日本語で読む → - 論文自動運転/位置推定ロボティクス
画像と地図に基づく横方向位置推定を用いた自動運転のためのGPS攻撃検知と緩和
カメラの車線検知と高精度地図を組み合わせてGPSスプーフィング攻撃をリアルタイム検知し、Unscentedカルマンフィルタによる複数源融合で位置推定を回復させる手法を提案した。
原題: GPS Attack Detection and Mitigation for Safe Autonomous Driving using Image and Map based Lateral Direction Localization ／ Qingming Chen, Peng Liu, Guoqiang Li 他
日本語で読む → - 論文知覚ロボティクス
時空間法線を用いた距離データ中の動的物体検出
点群の時空間法線を計算するだけで動的物体を検出できることを示し、LiDARや深度カメラで従来手法と同等の性能をより簡素な方法で実現した。
原題: Dynamic Object Detection in Range data using Spatiotemporal Normals ／ Raphael Falque, Cedric Le Gentil, Fouad Sukkar
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
BEVGPT：自動運転の予測・意思決定・計画のための生成型事前学習大規模モデル
鳥瞰図画像のみを入力とし、運転シーンの予測・意思決定・軌道計画を統合した生成型事前学習モデルを提案し、従来手法を上回る性能を示した。
原題: BEVGPT: Generative Pre-trained Large Model for Autonomous Driving Prediction, Decision-Making, and Planning ／ Pengqin Wang, Meixin Zhu, Hongliang Lu 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
D2M2N: 複数ロボットのための分散型微分可能メモリ活用マッピングとナビゲーション
過去の観測を記憶する微分可能な分散型アーキテクチャを提案し、複数ロボットの複雑なマッピングとナビゲーションで従来手法を大きく上回る性能を示した。
原題: D2M2N: Decentralized Differentiable Memory-Enabled Mapping and Navigation for Multiple Robots ／ Md Ishat-E-Rabban, Pratap Tokekar
日本語で読む → - 論文自動運転画像認識
GPT-Driver: GPTで運転を学習する
大規模言語モデルGPT-3.5を自動運転の動作計画に活用し、軌道計画を言語モデリング問題として再定式化する手法を提案。nuScenesデータセットで有効性と汎化性能、解釈性を示した。
原題: GPT-Driver: Learning to Drive with GPT ／ Jiageng Mao, Yuxi Qian, Junjie Ye 他
日本語で読む → - 論文視覚ナビゲーションロボティクス
視覚ホーミングネットワークのための分散協調ナビゲーション手法
視覚ホーミングは初期位置の画像情報を基に戻る軽量なナビゲーションだが、初期位置が視野内にないと開始できない。本研究では、異種ロボットチームが広範囲で視覚ナビゲーションを行うためのブロックチェーン手法を提案し、信頼できないネットワークで合意形成する軽量PoW機構も示す。
原題: A Decentralized Cooperative Navigation Approach for Visual Homing Networks ／ Mohamed Rahouti, Damian Lyons, Senthil Kumar Jagatheesaperumal 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
CAPGrasp: アプローチ方向制約付き連続生成グリップサンプラー
特定方向からの把持が求められる場面に対応するため、R^3×SO(2)同変性を持つ6自由度の連続的なアプローチ制約付き生成的把持サンプラーを提案し、少ないサンプルで高い把持成功率を実現した。
原題: CAPGrasp: An $\mathbb{R}^3\times \text{SO(2)-equivariant}$ Continuous Approach-Constrained Generative Grasp Sampler ／ Zehang Weng, Haofei Lu, Jens Lundell 他
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