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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: 2023/3/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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PENet: パノプティックエッジ検出の統合ネットワーク
意味的エッジ検出とインスタンス知覚をマルチタスク学習で統合し、バウンディングボックス不要でパノプティックエッジ表現を生成するPENetを提案。Cityscapesで有効性を実証。
原題: PENet: A Joint Panoptic Edge Detection Network ／ Yang Zhou, Giuseppe Loianno
日本語で読む → - 論文適応制御/強化学習制御
強化学習に基づくデータ駆動型モデル参照適応制御アプローチ
プロセスや参照モデルの動力学を必要とせず、積分強化学習を用いて誤差ベースのハミルトン・ヤコビ・ベルマン方程式をリアルタイムで解くモデル参照適応制御法を提案し、航空機で検証した。
原題: A Data-Driven Model-Reference Adaptive Control Approach Based on Reinforcement Learning ／ Mohammed Abouheaf, Wail Gueaieb, Davide Spinello 他
日本語で読む → - 論文社会的支援ロボットロボティクス
意図せざる意図：意図伝達と生体情報がロボットとの社会的相互作用をどう高めるか
社会的支援ロボット（SAR）が意図伝達と生体情報を組み合わせて人間との効果的なコミュニケーションを実現するための、既存研究の評価と今後の展望を論じた論文。
原題: This Was (Not) Intended: How Intent Communication and Biometrics Can Enhance Social Interactions With Robots ／ Khaled Kassem, Alia Saad
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
歩行ロボットの経路計画のための情報誘導型RRT*-Connect
歩行ロボットの全身経路計画において、既存のサンプリングベースプランナの長所短所を分析し、性能を改善する新しい計画手法を提案した論文。
原題: Informed Guided Rapidly-Exploring Random Trees*-Connect for Path Planning of Walking Robots ／ Dominik Belter
日本語で読む → - 論文安全制御ロボティクス
支援ロボティクスにおける安全な学習と適応のための証明可能な制御ポリシー
混合整数二次計画法を用いて学習済みポリシーネットワークを局所的に修正し、形式的安全制約を満たす安全な制御ポリシーを生成するフレームワークを提案し、下肢義肢ロボットに適用した。
原題: Certifiably-correct Control Policies for Safe Learning and Adaptation in Assistive Robotics ／ Keyvan Majd, Geoffrey Clark, Tanmay Khandait 他
日本語で読む → - 論文飛行ロボットロボティクス
鳥の爪に学ぶ：ロボットの止まり木把持と歩行を可能にする設計
鳥の爪を模倣し、Hobermanリンク機構とFin Ray効果を組み合わせた軽量な爪を開発。UAVが自重を利用して受動的に止まり木を掴んだり、歩行したりすることを可能にした。
原題: Avian-Inspired Claws Enable Robot Perching or Walking ／ Mohammad Askari, Won Dong Shin, Damian Lenherr 他
日本語で読む → - 論文制御理論math.OC
カスケード系のほぼ大域的漸近安定性を証明する合成的手法
サブシステムがほぼ大域的漸近安定なカスケード系について、有界な前方軌道と成長率条件から全体のほぼ大域的漸近安定性を保証する十分条件を与え、上三角系に拡張した。
原題: A Compositional Approach to Certifying the Almost Global Asymptotic Stability of Cascade Systems ／ Jake Welde, Matthew D. Kvalheim, Vijay Kumar
日本語で読む → - 論文モデルベース強化学習機械学習
モデルベース強化学習における怠惰の美徳：統一目的関数とアルゴリズム
モデルベース強化学習において、学習モデル内でのポリシー計算を効率化し、モデル適合とポリシー計算の目的不一致を解消する統一目的関数を提案し、計算効率と統計的性能を向上させる手法を開発した。
原題: The Virtues of Laziness in Model-based RL: A Unified Objective and Algorithms ／ Anirudh Vemula, Yuda Song, Aarti Singh 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
ソフトグリッパの変形-力理論モデル構築 第II部：変位制御に基づく内在的力センシング
柔軟なFin-Rayグリッパの変形から接触力をセンサレスで推定する変位-力モデルを構築し、FEAと比較して平均誤差3〜4%で力を推定できることを示した。
原題: Theoretical Model Construction of Deformation-Force for Soft Grippers Part II: Displacement Control Based Intrinsic Force Sensing ／ Huixu Dong, Ziyi Zheng, Haotian Guo 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
触覚フィルタ：部品嵌合のための対話的触覚知覚
視覚ベース触覚センサとパーティクルフィルタを用いて、ロボットが触覚情報を逐次取得しながら嵌合するペグと穴の推定を改善し、効率的に部品嵌合を行う手法を提案。
原題: Tactile-Filter: Interactive Tactile Perception for Part Mating ／ Kei Ota, Devesh K. Jha, Hsiao-Yu Tung 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
Koopmanオペレータ理論による巧みな操作スキル学習の有用性
Koopmanオペレータ理論を用いた模倣学習フレームワークを開発し、ロボットハンドと物体の動きを同時に学習することで、計算負荷を大幅に削減しつつ従来手法と同等の成功率を達成した。
原題: On the Utility of Koopman Operator Theory in Learning Dexterous Manipulation Skills ／ Yunhai Han, Mandy Xie, Ye Zhao 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
衝撃不変制御：衝撃時の制御権限を最大化する
脚式ロボットが環境に衝突する際の速度変化に対し、制御目的を衝撃に不変な部分空間へ射影することで、衝撃モデルやタイミングの不確かさに頑健なフィードバック制御を実現するフレームワークを提案し、二足歩行ロボットCassieの歩行・跳躍・走行制御で有効性を示した。
原題: Impact-Invariant Control: Maximizing Control Authority During Impacts ／ William Yang, Michael Posa
日本語で読む → - 論文計画・学習AI
PDSketch：計画ドメインのプログラミングと学習の統合
遷移モデルの高レベル構造を記述できるドメイン定義言語PDSketchを提案し、学習したモデルから計画ヒューリスティクスを自動生成して新規目標へのオンライン計画を高速化する。
原題: PDSketch: Integrated Planning Domain Programming and Learning ／ Jiayuan Mao, Tomás Lozano-Pérez, Joshua B. Tenenbaum 他
日本語で読む → - 論文遠隔操作ロボティクス
タスク優先度逆運動学を用いた冗長ヘビ型ロボットの直感的遠隔操作：移動と再配向
超冗長ヘビ型ロボットの遠隔操作のため、フレシェ距離で形状を合わせつつエンドエフェクタの位置・姿勢を指定する高速逆運動学を提案し、追従移動と再配向を可能にした。
原題: Intuitive Telemanipulation of Hyper-Redundant Snake Robots within Locomotion and Reorientation using Task-Priority Inverse Kinematics ／ Tim-Lukas Habich, Melvin Hueter, Moritz Schappler 他
日本語で読む → - 論文視覚慣性航法ロボティクス
GNSS拒否環境における長距離固定翼UAVのための視覚慣性航法：仮想視覚センサに基づくSO(3)多様体フィルタ
GNSS信号がない環境で固定翼UAVの水平位置ドリフトを低減するため、視覚オドメトリを仮想視覚センサとして利用し、SO(3)多様体上で実装した視覚慣性航法フィルタを提案し、高忠実度シミュレーションで評価した。
原題: Long Distance GNSS-Denied Visual Inertial Navigation for Autonomous Fixed Wing Unmanned Air Vehicles: SO(3) Manifold Filter based on Virtual Vision Sensor ／ Eduardo Gallo, Antonio Barrientos
日本語で読む → - 論文人間ロボット協調ロボティクス
ロボット健康インジケータ：自律レベル切替システムを改善する視覚的手がかり
ビデオゲームのUIに着想を得て、ロボットの「健康バー」を操作画面に追加することで、自律レベル切替の認知負荷を軽減し、信頼と透明性を高められるかを検討した。
原題: Robot Health Indicator: A Visual Cue to Improve Level of Autonomy Switching Systems ／ Aniketh Ramesh, Madeleine Englund, Andreas Theodorou 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
タスク変化に適応する行動木と動作生成器のパラメータ学習
行動木と動作生成器（BTMG）のパラメータをタスク変化に応じて予測するガウス過程と重み付きSVMを組み合わせたモデルを提案し、シミュレーションと実機で有効性を検証した。
原題: Learning to Adapt the Parameters of Behavior Trees and Motion Generators (BTMGs) to Task Variations ／ Faseeh Ahmad, Matthias Mayr, Volker Krueger
日本語で読む → - 論文行動解析機械学習
どこを通っても関係ない：マルチタイムスケール行動解析のための新しい自己教師あり手法
行動予測の分布を予測する目的関数と、短期・長期ダイナミクスを別々の潜在空間で扱うマルチスケール構造を組み合わせた自己教師あり表現学習を提案し、MABe 2022チャレンジで総合1位を獲得した。
原題: Relax, it doesn't matter how you get there: A new self-supervised approach for multi-timescale behavior analysis ／ Mehdi Azabou, Michael Mendelson, Nauman Ahad 他
日本語で読む → - 論文歩行ナビゲーションロボティクス
ArtPlanner: フィールドにおける堅牢な脚式ロボットナビゲーション
DARPA地下トンネルチャレンジで優勝したCERBERUSチームが使用した脚式ロボット用ナビゲーションプランナー。到達可能性と学習済み足場スコアを用いたサンプリングベース手法で、リアルタイムに経路計画を行う。
原題: ArtPlanner: Robust Legged Robot Navigation in the Field ／ Lorenz Wellhausen, Marco Hutter
日本語で読む → - 論文協調知覚/敵対的ロバスト性ロボティクス
Among Us: コンセンサスによる敵対的ロバスト協調知覚
複数ロボットの協調知覚において、攻撃メカニズムを知らなくても未知の敵対者に頑健なサンプリングベース防御戦略ROBOSACを提案し、自動運転の協調3D物体検出で検証した。
原題: Among Us: Adversarially Robust Collaborative Perception by Consensus ／ Yiming Li, Qi Fang, Jiamu Bai 他
日本語で読む → - 論文深度推定ロボティクス
ナノドローン向けチャネル認識蒸留トランスフォーマによる深度推定
ナノドローンに搭載可能な軽量CNN深度推定ネットワークを、チャネル認識蒸留トランスフォーマ（CADiT）で大規模ネットワークから知識蒸留して実現し、障害物回避を可能にした。
原題: Channel-Aware Distillation Transformer for Depth Estimation on Nano Drones ／ Ning Zhang, Francesco Nex, George Vosselman 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
注意機構付き深層強化学習による動的環境でのサブゴール駆動ナビゲーション
2D LiDARに注意機構を適用し、衝突回避のための次サブゴール予測と速度制御を階層的に学習するナビゲーション手法を提案し、実機実験で成功率を向上させた。
原題: Subgoal-Driven Navigation in Dynamic Environments Using Attention-Based Deep Reinforcement Learning ／ Jorge de Heuvel, Weixian Shi, Xiangyu Zeng 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
データ効率が高く説明可能で安全な箱操作：モデル予測制御における物理的事前知識の利点
実ロボットの荷物操作問題を題材に、環境の力学に関する事前知識をモデル予測制御に組み込むことで、説明可能性・安全性・データ効率が向上し、少ないデータで汎化できることを示した。
原題: Data-efficient, Explainable and Safe Box Manipulation: Illustrating the Advantages of Physical Priors in Model-Predictive Control ／ Achkan Salehi, Stephane Doncieux
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
分散型マルチエージェントナビゲーションのためのオンライン制御バリア関数
制御バリア関数のハイパーパラメータを強化学習とグラフニューラルネットワークでリアルタイム調整し、混雑環境での安全なマルチエージェントナビゲーションを実現する手法を提案。
原題: Online Control Barrier Functions for Decentralized Multi-Agent Navigation ／ Zhan Gao, Guang Yang, Amanda Prorok
日本語で読む → - 論文人間-ロボット協調/物体検出HCI
共有視線と拡張現実を用いたマルチモーダルな人間-ロボット協調による未知物体の多視点教示
人間の視線でロボットの注意を物体に誘導し、拡張現実でクラス情報を伝えることで、ロボットが新しい物体を素早く学習し検出できるようにする手法を提案した。
原題: Multiperspective Teaching of Unknown Objects via Shared-gaze-based Multimodal Human-Robot Interaction ／ Daniel Weber, Wolfgang Fuhl, Enkelejda Kasneci 他
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
1次元グローバルプーリングとアンサンブル学習回帰によるSLAMのATE予測
生センサ入力の特徴量を1次元グローバルプーリングで集約し、ランダムフォレスト回帰でSLAMの軌跡誤差(ATE)を予測する手法を提案。ORB-SLAM3で最大94.7%の予測精度を達成した。
原題: Prediction of SLAM ATE Using an Ensemble Learning Regression Model and 1-D Global Pooling of Data Characterization ／ Islam Ali, Bingqing, Wan 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
DefGraspNets: グラフニューラルネットによる3D場での把持計画
3D変形物体の把持計画のために、FEMシミュレーションの代わりに応力・変形場を予測するグラフニューラルネットワークを学習し、最大1500倍高速な勾配ベース把持最適化を実現した。
原題: DefGraspNets: Grasp Planning on 3D Fields with Graph Neural Nets ／ Isabella Huang, Yashraj Narang, Ruzena Bajcsy 他
日本語で読む → - 論文水中ロボティクスロボティクス
氷水境界探査ロボットのための密結合視覚-DVL-慣性オドメトリ
視覚・DVL・IMU・圧力センサを密結合したMSCKFベースの状態推定手法を提案し、氷下での実地データで従来の6手法より高精度な自己位置推定を実現した。
原題: Tightly-coupled Visual-DVL-Inertial Odometry for Robot-based Ice-water Boundary Exploration ／ Lin Zhao, Mingxi Zhou, Brice Loose
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
GaPT: オンライン回帰のためのガウス過程ツールキットとクアッドローター動力学学習への応用
ガウス過程を状態空間形式に変換して線形時間で回帰を行うツールキットGaPTを提案し、クアッドローターの動力学学習において従来法より高速で組込み環境でもリアルタイム動作することを示した。
原題: GaPT: Gaussian Process Toolkit for Online Regression with Application to Learning Quadrotor Dynamics ／ Francesco Crocetti, Jeffrey Mao, Alessandro Saviolo 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
対称双腕マニピュレーションのための学習ベース適応コンプライアンス手法
軌道生成とインピーダンス調整を統合した強化学習フレームワークを提案し、双腕ペグ挿入作業で従来法より高効率・高ロバスト性を実現した。
原題: A Learning-based Adaptive Compliance Method for Symmetric Bi-manual Manipulation ／ Yuxue Cao, Wenbo Zhao, Shengjie Wang 他
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