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: 2022/11/1 ／ 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 →- 論文ロボットソフトウェア基盤ロボティクス
Robot Operating System 2：設計・アーキテクチャと実環境での活用
ROS 2の設計思想とアーキテクチャの変更点を解説し、実環境でのロボット展開を加速した事例を示すレビュー論文。
原題: Robot Operating System 2: Design, Architecture, and Uses In The Wild ／ Steve Macenski, Tully Foote, Brian Gerkey 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーション画像認識
透明物体を掴むためのRGB画像からの6D姿勢推定
透明物体の把持に向けて、RGB画像のみから6D姿勢を推定する深層学習手法を検討し、専用データセットを構築して有効性を示した。
原題: Grasping the Inconspicuous ／ Hrishikesh Gupta, Stefan Thalhammer, Markus Leitner 他
日本語で読む → - 論文制御/適応MPCロボティクス
過剰駆動ティルトロータヘキサコプタの軌道追従のための適応非線形MPC
モデル不確かさや外乱がある過剰駆動ティルトロータヘキサコプタに対し、L1適応制御を組み合わせた適応非線形MPCを提案し、6自由度軌道追従精度を大幅に改善した。
原題: Adaptive Nonlinear MPC for Trajectory Tracking of An Overactuated Tiltrotor Hexacopter ／ Yueqian Liu, Fengyu Quan, Haoyao Chen
日本語で読む → - 論文自動運転/強化学習AI
深層強化学習による実世界運転環境での離散制御
実世界の運転環境をゲーム環境に変換し、マルチエージェント強化学習で離散制御を学習・実行するフレームワークを提案。
原題: Discrete Control in Real-World Driving Environments using Deep Reinforcement Learning ／ Avinash Amballa, Advaith P., Pradip Sasmal 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
受動的協調搬送のための移動マニピュレータの全身制御
移動マニピュレータが人間と協調して荷物を運ぶ際に、受動性を保ちながらオンラインで相互作用パラメータを調整し、安定した物理的インタラクションを実現する制御アーキテクチャを提案・実験検証した。
原題: Whole-Body Control of a Mobile Manipulator for Passive Collaborative Transportation ／ Federico Benzi, Cristian Mancus, Cristian Secchi
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
動的物体追跡SLAMシステム DyOb-SLAM
ニューラルネットとオプティカルフローで動的物体と静的物体を区別し、動的物体の追跡と軌跡マップ生成を可能にしたVisual SLAMシステムを提案。
原題: DyOb-SLAM : Dynamic Object Tracking SLAM System ／ Rushmian Annoy Wadud, Wei Sun
日本語で読む → - 論文脚ロボット制御ロボティクス
反復練習で完璧に：脚ロボットの高精度軌道追従を実現する反復学習アプローチ
脚ロボットが反復学習制御を用いて数回の試行で自身の誤りから学び、トルクライブラリを構築することで、重い計算なしに高精度な軌道追従を実現する手法を提案。
原題: Practice Makes Perfect: an iterative approach to achieve precise tracking for legged robots ／ Jing Cheng, Yasser G. Alqaham, Amit K. Sanyal 他
日本語で読む → - 論文V2X協調知覚ロボティクス
CoPEM: 自動運転のための協調知覚エラーモデル
V2X協調知覚を仮想テスト環境で効率的に再現するため、知覚エラーモデルを拡張した協調知覚エラーモデルを提案し、遮蔽シナリオでの安全性評価に適用した。
原題: CoPEM: Cooperative Perception Error Models for Autonomous Driving ／ Andrea Piazzoni, Jim Cherian, Roshan Vijay 他
日本語で読む → - 論文強化学習/航空交通制御機械学習
自律航空移動のための説明可能で安全な強化学習
深層強化学習による航空交通の衝突回避制御を、安全性と効率性のQ値に分解して説明可能性を高め、敵対的攻撃下での安全性も評価した研究。
原題: Explainable and Safe Reinforcement Learning for Autonomous Air Mobility ／ Lei Wang, Hongyu Yang, Yi Lin 他
日本語で読む → - 論文安全制御ロボティクス
ゲートキーパー：動的環境における非線形システムのオンライン安全検証と制御
限られたセンシング情報のもとでも非線形システムの軌道が安全制約を満たすことを保証する、リアルタイムかつ軽量な検証アルゴリズムを提案し、消防ミッションのシミュレーションと障害物環境を飛行するクアッドロータの実験で有効性を示した。
原題: gatekeeper: Online Safety Verification and Control for Nonlinear Systems in Dynamic Environments ／ Devansh R Agrawal, Ruichang Chen, Dimitra Panagou
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
遮蔽領域を考慮した安全なロボットナビゲーションのためのMPC
見えない動的障害物の到達可能領域を計算し、NMPCと衝突回避を交互に解くことで、安全保証付きのリアルタイム経路計画を実現した。
原題: OA-MPC: Occlusion-Aware MPC for Guaranteed Safe Robot Navigation with Unseen Dynamic Obstacles ／ Roya Firoozi, Alexandre Mir, Gadi Sznaier Camps 他
日本語で読む → - 論文UAV経路計画/転移学習ロボティクス
接続途絶制約下におけるUAV経路設計のための転移学習アプローチ
sub-6GHzで学習済みの教師方策をmmWave環境のUAV経路学習に転移させ、接続制約を満たしつつ学習時間を大幅に短縮する手法を提案。
原題: A Transfer Learning Approach for UAV Path Design with Connectivity Outage Constraint ／ Gianluca Fontanesi, Anding Zhu, Mahnaz Arvaneh 他
日本語で読む → - 論文自動運転知覚ロボティクス
合成データと実データを活用したデータ駆動型占有格子地図生成
LiDAR計測から動的物体の占有状態も区別できる占有格子地図をデータ駆動で生成する手法を提案し、合成データとnuScenesの実アノテーションで学習したモデルを比較・評価した。
原題: Data-Driven Occupancy Grid Mapping using Synthetic and Real-World Data ／ Raphael van Kempen, Bastian Lampe, Lennart Reiher 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ニューラル記述子場によるSE(3)同変な関係再配置
少数の実演から物体間の空間関係を学習し、任意姿勢の未知物体を点群から再配置する手法を提案。ニューラル記述子場と単一の3Dキーポイント注釈を用いてタスク関連の局所座標系を推定する。
原題: SE(3)-Equivariant Relational Rearrangement with Neural Descriptor Fields ／ Anthony Simeonov, Yilun Du, Lin Yen-Chen 他
日本語で読む → - 論文サービスロボットロボティクス
Hibikino-Musashi@Home 2022 チーム紹介論文
RoboCup@Homeに参加するHibikino-Musashi@Homeチームの活動と、サービスロボットに用いている技術を紹介したチーム記述論文。
原題: Hibikino-Musashi@Home 2022 Team Description Paper ／ Tomoya Shiba, Tomohiro Ono, Shoshi Tokuno 他
日本語で読む → - 論文社会参加支援ロボットロボティクス
文脈を考慮したロボット設計：一つの設計がすべてに適合するわけではない
社会参加支援ロボット（SAR）の視覚的品質がユーザーの認識や行動に与える影響に着目し、4つの文脈（介護施設、病院、COVID-19対応、家庭）ごとにユーザーが求めるロボットの特性と視覚的品質の期待が異なることをアンケート調査で明らかにした。
原題: Designing robots with the context in mind -- One design does not fit all ／ Ela Liberman-Pincu, Elmer D. van Grondelle, Tal Oron-Gilad
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
掴めないものを掴む：創発的な外部環境を活用した器用さの学習
強化学習により、壁に物体を押し付けて回転させてから掴むといった外部環境を活用した動作を獲得し、シミュレーションで学習した方策を実機にゼロショット転移して78%の成功率を達成した。
原題: Learning to Grasp the Ungraspable with Emergent Extrinsic Dexterity ／ Wenxuan Zhou, David Held
日本語で読む → - 論文農業ロボティクスロボティクス
農業検査のための3D再構成に基づくソルガム穂の種子計数
種子を意味的ランドマークとして用いた2D/3D再構成によりソルガムの穂の高品質3Dモデルを作成し、複数視点の2D計数を統合して穂全体の種子数を高精度に推定する手法を提案した。
原題: 3D Reconstruction-Based Seed Counting of Sorghum Panicles for Agricultural Inspection ／ Harry Freeman, Eric Schneider, Chung Hee Kim 他
日本語で読む → - 論文水上ロボティクスロボティクス
養殖環境モニタリングのための新型自律ロボティクスシステム
養殖環境の水質を自動監視するため、円形構造と冗長運動設計で安定性と機動性を両立した無人水上艇（USV）を開発し、TSPとCPPを組み合わせた効率的な経路計画でエネルギー制約下での情報収集を実現した。
原題: A Novel Autonomous Robotics System for Aquaculture Environment Monitoring ／ Tianqi Zhang, Tong Shen, Kai Yuan 他
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
大規模SLAMのためのリアルタイムオンライン確率的変分ガウス過程マッピング
GPSや事前地図が使えない深海でAUVが自己位置推定を行うため、オンラインで学習する確率的変分ガウス過程によるマッピング手法を提案し、大規模SLAMをリアルタイムで実現する。
原題: Online Stochastic Variational Gaussian Process Mapping for Large-Scale SLAM in Real Time ／ Ignacio Torroba, Marco Chella, Aldo Teran 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
制御トランスフォーマ：PRMガイド付きリターン条件付き系列モデリングによる未知環境でのロボットナビゲーション
サンプリングベースのPRMプランナで低レベル方策をガイドし、リターン条件付き系列をモデル化するControl Transformerを提案。部分観測迷路ナビゲーションをMuJoCoロボットで評価し、未知環境への転移とTurtlebot3でのゼロショットsim2real転移を示した。
原題: Control Transformer: Robot Navigation in Unknown Environments through PRM-Guided Return-Conditioned Sequence Modeling ／ Daniel Lawson, Ahmed H. Qureshi
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
CPG-RL: 四足歩行のための中枢パターン生成器の学習
中枢パターン生成器（CPG）を深層強化学習に統合し、四足ロボットのロバストな全方向歩行を実現した。シミュレーションで訓練しUnitree A1にsim-to-real転移、訓練時にない外乱や体重の115%の負荷にも頑健に動作した。
原題: CPG-RL: Learning Central Pattern Generators for Quadruped Locomotion ／ Guillaume Bellegarda, Auke Ijspeert
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
深層強化学習による視覚ベースのナビゲーションと障害物回避
搭載カメラの低解像度画像のみを用い、深層Dyna-Q学習で未知環境における部屋からの脱出と障害物回避を実現する手法を提案し、静的・動的な凸/凹障害物環境での汎化性能を示した。
原題: Vision-based navigation and obstacle avoidance via deep reinforcement learning ／ Paul Blum, Peter Crowley, George Lykotrafitis
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
リャプノフ関数学習による安定かつ衝突回避可能な方策の生成
単一のニューラルネットワークでリャプノフ関数と方策を同時に学習し、安定性と凸物体間の衝突回避を保証する模倣学習手法を提案した。
原題: Generating Stable and Collision-Free Policies through Lyapunov Function Learning ／ Alexandre Coulombe, Hsiu-Chin Lin
日本語で読む → - 論文自律走行ロボティクス
自律走行のための動的条件付き模倣学習
レーザーとカメラを特徴量レベルで融合し、占有格子地図による障害物回避と経路計画を組み込むことで、悪天候や未知環境での条件付き模倣学習の汎化性能と一貫性を大幅に改善した。
原題: Dynamic Conditional Imitation Learning for Autonomous Driving ／ Hesham M. Eraqi, Mohamed N. Moustafa, Jens Honer
日本語で読む → - 論文知覚/ヒューマンロボットインタラクションロボティクス
移動型ヒューマノイドロボットのための意味理解に基づく環境知覚
事前知識なしに視覚情報から意味的な物体や人物を認識し、人とロボットの円滑なインタラクションを可能にするシステムを提案し、実機で検証した。
原題: Semantic-Aware Environment Perception for Mobile Human-Robot Interaction ／ Thorsten Hempel, Marc-André Fiedler, Aly Khalifa 他
日本語で読む → - 論文VLAロボティクス
視覚ベース制御器の閉ループ故障を到達可能性解析で発見
視覚フィードバック制御の安全性違反をハミルトン・ヤコビ到達可能性問題として定式化し、後方到達可能集合を近似計算することで高次元画像入力でも故障を体系的に発見する手法を提案。
原題: Discovering Closed-Loop Failures of Vision-Based Controllers via Reachability Analysis ／ Kaustav Chakraborty, Somil Bansal
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
Mixline：長期的な両腕コーヒー撹拌タスクのためのハイブリッド強化学習フレームワーク
両腕ロボットがコーヒー撹拌のような長期的タスクを学習するため、サブタスクをオンライン強化学習で個別に学習し、オフライン強化学習で統合するハイブリッド手法を提案し、Isaac Gym環境で実現した。
原題: Mixline: A Hybrid Reinforcement Learning Framework for Long-horizon Bimanual Coffee Stirring Task ／ Zheng Sun, Zhiqi Wang, Junjia Liu 他
日本語で読む → - 論文教示学習ロボティクス
ロボットへの操作タスク教示における人間の音声パターンの理解
ロボットに多段階の操作タスクを教示する際の人間の音声を、発話時間・韻律・意味内容の3特徴で分析し、教示条件やエラーなど4次元で音声が豊富な情報を伝えることを明らかにした。
原題: Understanding Acoustic Patterns of Human Teachers Demonstrating Manipulation Tasks to Robots ／ Akanksha Saran, Kush Desai, Mai Lee Chang 他
日本語で読む → - 論文人ロボット協調ロボティクス
転移学習による実世界での人とロボットの協調作業チームの性能向上
深層強化学習エージェントに転移学習を組み込み、実世界での人と協働ロボットのチーム作業において、新規参加者の訓練時間を半減させ、主観的な流暢さを向上させることを示した研究。
原題: Enhancing team performance with transfer-learning during real-world human-robot collaboration ／ Athanasios C. Tsitos, Maria Dagioglou
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