論文
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: 2023/4/1 ／ 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 →- 論文群制御ロボティクス
深層強化学習による自律型水中ロボットの適応的フォーメーション運動計画と制御
深層強化学習（Actor-Critic）を用いて、リーダー・フォロワー型の水中ロボット群が障害物を避けつつ隊形を維持して目標へ向かう分散制御器を設計した研究。海流や通信遅延、センサ誤差がある環境でも頑健に動作することを示した。
原題: Adaptive formation motion planning and control of autonomous underwater vehicles using deep reinforcement learning ／ Behnaz Hadi, Alireza Khosravi, Pouria Sarhadi
日本語で読む → - 論文ベンチマーク/道路検査画像認識
UDTIRI: オンラインオープンソース知能道路検査ベンチマークスイート
都市デジタルツイン向けに、道路のポットホール検出タスクを対象としたオンラインオープンソースベンチマークを構築し、1000枚の注釈付き画像で最先端の物体検出・セグメンテーション手法を評価した。
原題: UDTIRI: An Online Open-Source Intelligent Road Inspection Benchmark Suite ／ Sicen Guo, Jiahang Li, Yi Feng 他
日本語で読む → - 論文モデル予測制御ロボティクス
オンライン学習によるデータ拡張型クアッドロータモデルと制御
再帰的ガウス過程でクアッドロータの空気抵抗モデルをオンライン同定し、物理モデルを拡張してMPCで軌道追従精度を向上させた研究。
原題: Online Learning and Control for Data-Augmented Quadrotor Model ／ Matej Smid, Jindrich Dunik
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
非凸障害物回避のためのハイブリッドフィードバック制御設計
非凸形状の障害物が密集する2次元環境で、目標地点への大域的漸近安定化と障害物回避を両立するハイブリッドフィードバック制御を提案し、センサベース実装と数値シミュレーションで検証した。
原題: Hybrid Feedback Control Design for Non-Convex Obstacle Avoidance ／ Mayur Sawant, Ilia Polushin, Abdelhamid Tayebi
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
ROS上の深層強化学習による無人水上艇群の制御と協調
ROSとGazebo上で、MA-DDPGを用いて複数の無人水上艇を協調制御し、動的な水上環境での目標追跡を実現する手法を提案した論文。
原題: Control and Coordination of a SWARM of Unmanned Surface Vehicles using Deep Reinforcement Learning in ROS ／ Shrudhi R S, Sreyash Mohanty, Susan Elias
日本語で読む → - 論文交通危険度評価ロボティクス
逆普遍交通品質：混雑都市交通シーンにおける危険度指標
都市交通の混雑シーンにおいて、特定の敵対車両や車両配置に依存せずに危険度を評価する指標「逆普遍交通品質」を提案し、既存の危険度指標と比較評価した。
原題: Inverse Universal Traffic Quality -- a Criticality Metric for Crowded Urban Traffic Scenes ／ Barbara Schütt, Maximilian Zipfl, J. Marius Zöllner 他
日本語で読む → - 論文3D生成画像認識
GINA-3D: 実世界データから暗黙的ニューラルアセットを生成する学習
カメラとLiDARの実走行データから、多様な車両や歩行者のリアルな3D暗黙的ニューラルアセットを生成するモデルGINA-3Dを提案。
原題: GINA-3D: Learning to Generate Implicit Neural Assets in the Wild ／ Bokui Shen, Xinchen Yan, Charles R. Qi 他
日本語で読む → - 論文キャリブレーション画像認識
UniCal: カメラ-LiDAR間キャリブレーションと検証のための単一分岐Transformerモデル
カメラとLiDARのデータを早期融合し、単一分岐のTransformerで6自由度の相対変換を推定する軽量なキャリブレーション手法を提案。転移学習により検証タスクにも応用可能。
原題: UniCal: a Single-Branch Transformer-Based Model for Camera-to-LiDAR Calibration and Validation ／ Mathieu Cocheteux, Aaron Low, Marius Bruehlmeier
日本語で読む → - 論文LiDARオドメトリロボティクス
AdaLIO: 退化した屋内環境におけるロバスト適応型LiDAR慣性オドメトリ
狭い廊下や螺旋階段などの閉鎖環境でLiDARオドメトリが発散する問題に対し、環境に応じてパラメータを適応的に変更する手法を提案し、公開データセットで有効性を示した。
原題: AdaLIO: Robust Adaptive LiDAR-Inertial Odometry in Degenerate Indoor Environments ／ Hyungtae Lim, Daebeom Kim, Beomsoo Kim 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
2台のドローンによるケーブル吊り下げパイプ輸送における鉛直ケーブル力誤差のセクター境界
2台のクアッドロータでケーブル吊り下げパイプを協調輸送する際、推力不確かさとケーブル力を分離して正確に推定し、力コンセンサス制御で負荷を均等化する手法を提案・検証した。
原題: Sector Bounds for Vertical Cable Force Error in Cable-Suspended Load Transportation System ／ Lidan Xu, Hao Lu, JianLiang Wang 他
日本語で読む → - 論文産業オートメーション/LLMエージェントロボティクス
自律システムに向けて：大規模言語モデルエージェントで強化された柔軟なモジュラー生産システム
モジュラー生産設備の自動化システムとデジタルツインをLLMエージェントで統合し、未定義のタスク指示から生産プロセスを自律的に計画・実行できる枠組みを提案した。
原題: Towards autonomous system: flexible modular production system enhanced with large language model agents ／ Yuchen Xia, Manthan Shenoy, Nasser Jazdi 他
日本語で読む → - 論文人間-ロボット協調ロボティクス
GoferBot: 視覚誘導による人間とロボットの協調組立システム
視覚情報のみを用いて、非構造環境での部品把持、人間の行動予測、および直感的な受け渡しを統合した人間-ロボット協調組立システムを提案。
原題: GoferBot: A Visual Guided Human-Robot Collaborative Assembly System ／ Zheyu Zhuang, Yizhak Ben-Shabat, Jiahao Zhang 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
GUTS: 不確実性を考慮した汎用トンプソンサンプリングによるマルチエージェント能動探索
未知環境での災害捜索を効率化するため、センシングの不確実性や遮蔽物、異種ロボットチームを考慮したトンプソンサンプリングベースの能動探索アルゴリズムを提案し、シミュレーションと実環境で有効性を示した。
原題: GUTS: Generalized Uncertainty-Aware Thompson Sampling for Multi-Agent Active Search ／ Nikhil Angad Bakshi, Tejus Gupta, Ramina Ghods 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
固体・液体様の集合状態をとる自己組織化ロボット集合体
歯車型ユニットが磁気結合で自己集合し、固体様・液体様の状態を切り替えながら、センサや通信なしに適応的な形状変化や移動を行うモジュール式ロボットを開発した。
原題: A self-organizing robotic aggregate using solid and liquid-like collective states ／ Baudouin Saintyves, Matthew Spenko, Heinrich M. Jaeger
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
非凸物体のGPUシミュレーションを効率化する局所クロップ衝突ネットワーク
非凸物体の衝突検出をデータ駆動型で行い、局所的な形状パターンを学習することでGPUシミュレータの効率を5〜10倍向上させた研究。
原題: Local object crop collision network for efficient simulation of non-convex objects in GPU-based simulators ／ Dongwon Son, Beomjoon Kim
日本語で読む → - 論文説明可能計画ロボティクス
安全な説明可能計画
人間の期待に沿いつつ安全性基準を満たす行動を求める「安全な説明可能計画(SEP)」を提案し、パレート集合を求める厳密法・貪欲法・状態集約による近似法を開発、理論的性質を証明しシミュレーションと実機実験で有効性を示した。
原題: Safe Explicable Planning ／ Akkamahadevi Hanni, Andrew Boateng, Yu Zhang
日本語で読む → - 論文VLA画像認識
ETPNav: 連続環境における視覚言語ナビゲーションのための進化的トポロジカルプランニング
連続環境での視覚言語ナビゲーション(VLN-CE)向けに、オンラインでトポロジカルマップを構築し、高レベル計画と障害物回避制御を組み合わせたフレームワークETPNavを提案。R2R-CEとRxR-CEで大幅な性能向上を達成。
原題: ETPNav: Evolving Topological Planning for Vision-Language Navigation in Continuous Environments ／ Dong An, Hanqing Wang, Wenguan Wang 他
日本語で読む → - 論文制御/経路計画math.OC
モデル予測制御と強化学習の有限時間リアプノフ指数解析
非定常流れ場中でMPCや強化学習により制御される能動エージェントに対し、有限時間リアプノフ指数(FTLE)を適用し、目標到達コストが類似した領域を分ける構造を可視化・解析した研究。
原題: Finite Time Lyapunov Exponent Analysis of Model Predictive Control and Reinforcement Learning ／ Kartik Krishna, Steven L. Brunton, Zhuoyuan Song
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
視覚的目標ナビゲーションのためのフロンティア意味探索
未知環境で目的物体を探す視覚的目標ナビゲーションにおいて、意味地図とフロンティア地図を組み合わせ、深層強化学習でフロンティアを長期目標として選ぶ方策を学習する手法を提案した。
原題: Frontier Semantic Exploration for Visual Target Navigation ／ Bangguo Yu, Hamidreza Kasaei, Ming Cao
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
サイドスキャンソナーによる完全自動SLAMフレームワーク
サイドスキャンソナー画像から特徴点を自動検出・対応付けし、AUVの軌跡を最適化するSLAMフレームワークを提案した。実データで評価し、デッドレコニングのドリフトを低減できることを示した。
原題: A Fully-automatic Side-scan Sonar SLAM Framework ／ Jun Zhang, Yiping Xie, Li Ling 他
日本語で読む → - 論文移動マニピュレーションロボティクス
適応的スキル調整によるロボット移動マニピュレーション
視覚運動スキルのライブラリと調整ポリシー、補正ポリシーを組み合わせ、シミュレーションで訓練した移動マニピュレーションを実世界のSpotロボットにゼロショットで適用し、長期的なタスクを高成功率で達成した。
原題: ASC: Adaptive Skill Coordination for Robotic Mobile Manipulation ／ Naoki Yokoyama, Alex Clegg, Joanne Truong 他
日本語で読む → - 論文制御理論制御
ペロン・フロベニウス生成器による密度輸送制御
時間のみに依存する制御入力で状態密度を目標分布へ輸送する問題を、ペロン・フロベニウス作用素の有限次元近似と微分動的計画法で解く手法を提案。
原題: Controlled density transport using Perron Frobenius generators ／ Jake Buzhardt, Phanindra Tallapragada
日本語で読む → - 論文3D物体検出画像認識
一度検出すれば見失わない：オフラインLiDAR 3D物体検出における人間超え性能
人間のアノテータがトラック単位で物体を注釈する点に着想を得て、双方向トラッキングとトラック中心学習を組み合わせたオフラインLiDAR 3D物体検出器CTRLを提案し、Waymo Open Datasetで人間の注釈精度と従来SOTAを上回った。
原題: Once Detected, Never Lost: Surpassing Human Performance in Offline LiDAR based 3D Object Detection ／ Lue Fan, Yuxue Yang, Yiming Mao 他
日本語で読む → - 論文自動運転/行動計画ロボティクス
交通規則遵守を考慮した自動運転車の統合行動計画と運動制御
交通信号や車線標示などの交通規則をポテンシャル関数で表現し、モデル予測制御に組み込むことで、行動計画と運動制御を統合した解釈可能な都市自動運転手法を提案した。CARLAでのシミュレーションでリアルタイム性と汎用性を示した。
原題: Integrated Behavior Planning and Motion Control for Autonomous Vehicles with Traffic Rules Compliance ／ Haichao Liu, Kai Chen, Yulin Li 他
日本語で読む → - 論文制御最適化制御
信号時相論理と凸凹計画の融合：STL仕様のための構造活用型SQPアルゴリズム
信号時相論理（STL）仕様を満たす制御問題に対し、ロバスト性関数を凸関数の差（DC）計画に分解し、選言部分のみを近似する逐次二次計画法（SQP）を提案。従来法より局所解に陥りにくく、ロバスト性と計算時間で優れることを示した。
原題: Signal Temporal Logic Meets Convex-Concave Programming: A Structure-Exploiting SQP Algorithm for STL Specifications ／ Yoshinari Takayama, Kazumune Hashimoto, Toshiyuki Ohtsuka
日本語で読む → - 論文飛行制御ロボティクス
エンドツーエンドニューラルネットワークによるクアッドコプター制御
クアッドコプターの状態から回転数指令へ直接マッピングするエンドツーエンドNN制御器を提案し、実機飛行でのモデル誤差を適応的に補償することでエネルギー最適なホバリング間飛行を実現した。
原題: End-to-end Neural Network Based Quadcopter control ／ Robin Ferede, Guido C. H. E. de Croon, Christophe De Wagter 他
日本語で読む → - 論文自動運転/障害物検出ロボティクス
単眼動画ベースのAIコリドーによる衝突関連障害物のモデルフリー検出
予期せぬ道路上の障害物を検出するため、深層学習による車線コリドー（AI自己コリドー）を構築し、自己車線の突然の終端を検出する手法を提案。最大300m先の未知障害物を95%の検出率で認識可能。
原題: Mono Video-Based AI Corridor for Model-Free Detection of Collision-Relevant Obstacles ／ Thomas Michalke, Yassin Kaddar, Thomas Nürnberg 他
日本語で読む → - 論文脚式マニピュレーションロボティクス
DribbleBot：実環境での動的な脚式マニピュレーション
四足歩行ロボットがシミュレーションで強化学習した方策を実世界に転移し、搭載カメラのみでサッカーボールをドリブルするシステムを実現した。
原題: DribbleBot: Dynamic Legged Manipulation in the Wild ／ Yandong Ji, Gabriel B. Margolis, Pulkit Agrawal
日本語で読む → - 論文自動運転機械学習
Transformerベース自動運転モデルと展開指向の圧縮：サーベイ
自動運転向けTransformerモデルをタスク・センサ構成・アーキテクチャで整理し、車載展開のための量子化・枝刈り・蒸留・低ランク近似・効率的注意などの圧縮・高速化手法を安全性とハードウェアの観点から展望したサーベイ。
原題: Transformer-Based Autonomous Driving Models and Deployment-Oriented Compression: A Survey ／ Juan Zhong, Yuhang Shi, Zukang Xu 他
日本語で読む → - 論文SLAM/ループ閉じ込め検出画像認識
LSGDDN-LCD: 局所スーパーピクセルグリッド記述子と動的ノードを用いた外観ベースのループ閉じ込め検出
スーパーピクセルグリッド特徴と動的ノードによるオンライン学習不要のループ閉じ込め検出手法を提案し、精度・効率で既存手法を上回った。
原題: LSGDDN-LCD: An Appearance-based Loop Closure Detection using Local Superpixel Grid Descriptors and Incremental Dynamic Nodes ／ Baosheng Zhang
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