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: 2022/10/1 ／ 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 →- 論文計画/微分可能計画機械学習
暗黙的微分による微分可能計画法の大規模化と安定化
ベルマン不動点方程式を微分することで順伝播と逆伝播を分離し、Value Iteration Networkを大規模タスクへスケールアップできるようにした研究。
原題: Scaling up and Stabilizing Differentiable Planning with Implicit Differentiation ／ Linfeng Zhao, Huazhe Xu, Lawson L. S. Wong
日本語で読む → - 論文セグメンテーション画像認識
有望か幻か？実世界の単一画像からの教師なし物体セグメンテーション
実世界の単一画像に対する教師なし物体セグメンテーションの性能を体系的に調査し、既存手法が合成データでは成功する一方で実世界画像では失敗する原因を、物体・シーンの外観と幾何のバイアス分布の難しさに特定した研究。
原題: Promising or Elusive? Unsupervised Object Segmentation from Real-world Single Images ／ Yafei Yang, Bo Yang
日本語で読む → - 論文移動ロボットロボティクス
研究・競技・産業自動化のための移動ロボットと人工知能
産業応用可能な基本センサのみを搭載した地上移動ロボットを製作し、研究・競技向けに人工知能を活用する手法をまとめた。
原題: Rob\'otica M\'ovel e Intelig\^encia Artificial para Investiga\c{c}\~ao, Competi\c{c}\~ao e Automatiza\c{c}\~ao de Sistemas Industriais ／ Hiago Jacobs Sodre Pereira, Pablo Ezequiel Moraes, André Da Silva Kelbouscas 他
日本語で読む → - 論文運動プリミティブロボティクス
ProDMPs：動的・確率的運動プリミティブの統一的視点
DMPの常微分方程式をオフライン計算可能な基底関数に変換し、動的システムの性質を保ちつつ高次統計も扱える確率的動的運動プリミティブ（ProDMPs）を提案した論文。
原題: ProDMPs: A Unified Perspective on Dynamic and Probabilistic Movement Primitives ／ Ge Li, Zeqi Jin, Michael Volpp 他
日本語で読む → - 論文触覚cs.NE
位置スパイキングニューロンによるイベント駆動型触覚学習の強化
イベント駆動型触覚データの時空間的特徴を捉えるため、位置スパイキングニューロン（LSRM/LLIF）を提案し、時空間ハイブリッドモデルで触覚学習を改善した論文。
原題: Boost Event-Driven Tactile Learning with Location Spiking Neurons ／ Peng Kang, Srutarshi Banerjee, Henry Chopp 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
強化学習と二重ガイダンスによる分散型カバレッジ経路計画
複数ロボットのカバレッジ経路計画を分散的に行うため、人工ポテンシャル場とヒューリスティックの二重ガイダンスを用いた強化学習フレームワークを提案し、各エージェントが担当領域を決定して重複の少ない効率的な経路を生成できるようにした。
原題: Decentralized Coverage Path Planning with Reinforcement Learning and Dual Guidance ／ Yongkai Liu, Jiawei Hu, Wei Dong
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
デモンストレーションからのスキル学習：運動プリミティブから経験抽象化への潮流
ロボットの動作・行動学習手法を運動プリミティブから経験抽象化まで調査し、ピックアンドプレース課題で実験的に比較評価した。
原題: Learning Skills from Demonstrations: A Trend from Motion Primitives to Experience Abstraction ／ Mehrdad Tavassoli, Sunny Katyara, Maria Pozzi 他
日本語で読む → - 論文因果推論/運動推定ロボティクス
ロボット観測データのバイアスを除去する因果推論に基づく運動推定
ロボットの観測データに含まれるバイアスを因果推論（IPWとDR）で補正し、確率的運動モデルのパラメータを精度よく推定する枠組みを提案した。
原題: Causal Inference for De-biasing Motion Estimation from Robotic Observational Data ／ Junhong Xu, Kai Yin, Jason M. Gregory 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
意味的文脈を考慮した密なコストマップ予測によるロボットナビゲーション
未知環境で意味的ラベル（例：ソファ）を目標とするナビゲーションのため、意味的文脈を暗黙的に含む密なコストマップを予測する深層学習手法を提案し、MPCと組み合わせて連続制御を実現した。
原題: Predicting Dense and Context-aware Cost Maps for Semantic Robot Navigation ／ Yash Goel, Narunas Vaskevicius, Luigi Palmieri 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
フレームマイニング：3D点群からのロボットマニピュレーション学習のための無料の恩恵
3D点群を用いたマニピュレーション学習において、入力点群の座標系選択が学習性能に大きく影響することを発見し、タスクに応じて複数の座標系を適応的に選択・融合するFrameMinersを提案した。
原題: Frame Mining: a Free Lunch for Learning Robotic Manipulation from 3D Point Clouds ／ Minghua Liu, Xuanlin Li, Zhan Ling 他
日本語で読む → - 論文VLAAI
見て、計画し、予測する：言語誘導型認知計画と動画予測
自然言語の指示に基づいて動画を予測し、複雑なタスクを計画する認知計画アルゴリズムを提案した論文。
原題: See, Plan, Predict: Language-guided Cognitive Planning with Video Prediction ／ Maria Attarian, Advaya Gupta, Ziyi Zhou 他
日本語で読む → - 論文一人称視覚/衝突予測画像認識
COPILOT: 一人称視点動画からの人と環境の衝突予測と位置推定
一人称視点の多視点動画から、体のどの関節が環境と衝突するかと衝突領域を予測するTransformerモデルCOPILOTを提案し、大規模合成データセットで学習して実世界シーンにも汎化することを示した。
原題: COPILOT: Human-Environment Collision Prediction and Localization from Egocentric Videos ／ Boxiao Pan, Bokui Shen, Davis Rempe 他
日本語で読む → - 論文予測AI
自動運転車の予測モデルに対するシナリオベース評価
自動運転車の予測モデル評価において、従来の一括評価では不適切な結論を招くことを示し、Waymoデータセットの軌跡を運動タイプ別に分類してシナリオベース評価の重要性を実証した論文。
原題: Scenario-based Evaluation of Prediction Models for Automated Vehicles ／ Manuel Muñoz Sánchez, Jos Elfring, Emilia Silvas 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
把持制約を考慮した縫合針のリアルタイム6D姿勢追跡
手術ロボットによる自動縫合に向け、把持中の縫合針の6D姿勢を把持制約を満たしながらベイズフィルタでリアルタイム追跡する手法を提案した。
原題: Real-Time Constrained 6D Object-Pose Tracking of An In-Hand Suture Needle for Minimally Invasive Robotic Surgery ／ Zih-Yun Chiu, Florian Richter, Michael C. Yip
日本語で読む → - 論文タスク・動作計画ロボティクス
タスク・動作統合型情報木探索（TMIT*）：ほぼ確実に漸近最適な統合タスク・動作計画
タスク計画と動作計画を統合し、非対称な前向き・後向き探索を交互に行うことで、計算コストの高い処理を遅延させつつ最適解へ収束するTMPアルゴリズムを提案した。
原題: Task and Motion Informed Trees (TMIT*): Almost-Surely Asymptotically Optimal Integrated Task and Motion Planning ／ Wil Thomason, Marlin P. Strub, Jonathan D. Gammell
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
Formula Student Driverless競技を制したソフトウェアスタック
360度LiDARとカメラでコーンを認識し、GraphSLAMで高精度マップを構築、最適軌道生成とMPC制御により自動運転レースカーを実現した。
原題: The Software Stack That Won the Formula Student Driverless Competition ／ Andres Alvarez, Nico Denner, Zhe Feng 他
日本語で読む → - 論文LiDARオドメトリロボティクス
汎用化LOAM：学習可能な局所幾何特徴を用いたLiDARオドメトリ推定
点周辺の局所幾何形状を小さなニューラルネットで学習し、GICPに組み込むことで、従来のLOAMより高精度にLiDARオドメトリを推定する手法を提案した。
原題: Generalized LOAM: LiDAR Odometry Estimation with Trainable Local Geometric Features ／ Kohei Honda, Kenji Koide, Masashi Yokozuka 他
日本語で読む → - 論文オフライン強化学習ロボティクス
実世界オフライン強化学習のための現実的データ源
安全な関連タスクの運用データを実世界ロボット学習のデータ源とし、4つの卓上マニピュレーションタスクで代表的なオフラインRL手法の汎化・転移性能を大規模に評価した研究。
原題: Real World Offline Reinforcement Learning with Realistic Data Source ／ Gaoyue Zhou, Liyiming Ke, Siddhartha Srinivasa 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
自律ナビゲーションのための強化学習技術のベンチマーク
自律ナビゲーションにおける深層強化学習の4つの要件（不確実性下の推論、安全性、限られたデータからの学習、未知環境への汎化）を達成するため、記憶ベース、安全RL、モデルベースRL、ドメインランダム化の4手法を大規模ベンチマークと実環境で評価した。
原題: Benchmarking Reinforcement Learning Techniques for Autonomous Navigation ／ Zifan Xu, Bo Liu, Xuesu Xiao 他
日本語で読む → - 論文深度推定/セグメンテーション画像認識
FreDSNet: 高速フーリエ畳み込みによる単眼深度推定と意味セグメンテーションの同時実行
単一のパノラマ画像から屋内環境の深度推定と意味セグメンテーションを同時に行う初のネットワーク。周波数領域での畳み込みにより広い受容野を実現し、全周囲の文脈情報を活用する。
原題: FreDSNet: Joint Monocular Depth and Semantic Segmentation with Fast Fourier Convolutions ／ Bruno Berenguel-Baeta, Jesus Bermudez-Cameo, Jose J. Guerrero
日本語で読む → - 論文HRIAI
AI-HRIが人間認識AI設計に新たな次元をもたらす
AIとHRIの相互シナジーを探り、人間認識AIの設計プロセス自体を人間中心にするためのAI-HRIの役割を議論した論文。
原題: AI-HRI Brings New Dimensions to Human-Aware Design for Human-Aware AI ／ Richard G. Freedman
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
永続ホモロジー誘導モンテカルロ木探索による効果的でロバストな非把持マニピュレーション
永続ホモロジーで障害物のクラスタを自動検出し、モンテカルロ木探索で対象物への経路を効率的に開ける押し動作を計画する手法を提案。実機実験で高成功率と少ない動作回数を示した。
原題: Effective and Robust Non-Prehensile Manipulation via Persistent Homology Guided Monte-Carlo Tree Search ／ Ewerton R. Vieira, Kai Gao, Daniel Nakhimovich 他
日本語で読む → - 論文システム同定機械学習
適応的再帰MCMCによるオンライン確率的モデル同定
忘却係数を適応的に調整する可変ジャンプ分布を導入した再帰MCMC法を提案し、ソフトベンディングアクチュエータやHunt-Crossleyモデルのパラメータ推定で従来法より少ないサンプルで高精度を実現した。
原題: Online Probabilistic Model Identification using Adaptive Recursive MCMC ／ Pedram Agand, Mo Chen, Hamid D. Taghirad
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
グラフニューラルネットワークによるサンプリングベース運動計画の衝突判定削減
グラフニューラルネットワークを用いて経路探索と平滑化を行い、サンプリングベース運動計画における衝突判定を削減して計画を高速化する手法を提案した。
原題: Reducing Collision Checking for Sampling-Based Motion Planning Using Graph Neural Networks ／ Chenning Yu, Sicun Gao
日本語で読む → - 論文メタ強化学習機械学習
メタ強化学習におけるハイパーネットワーク
メタ強化学習においてハイパーネットワークの初期化が性能に大きく影響することを示し、新しい初期化手法を提案して複数のロボティクスベンチマークで有効性を検証した。
原題: Hypernetworks in Meta-Reinforcement Learning ／ Jacob Beck, Matthew Thomas Jackson, Risto Vuorio 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
非反復的な時空間マルチタスク割り当てに基づく音楽演奏ロボットの衝突回避軌道
複数ロボットがピアノ曲を演奏するため、時空間マルチタスク割り当て問題を非反復的に解き、必要台数の決定と衝突のない軌道生成を同時に行う手法を提案した。
原題: A Non-iterative Spatio-temporal Multi-task Assignments based Collision-free Trajectories for Music Playing Robots ／ Shridhar Velhal, Krishna Kishore VS, Suresh Sundaram
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
宇宙ドッキングとロボット近接操作のためのハイブリッドシミュレータ
実ロボットを用いて柔軟・冗長な宇宙ロボットの動的挙動を模擬するハイブリッドシミュレータを提案し、外乱やアクチュエータ動特性が再現性と接触安定性に与える影響を解析した。
原題: Hybrid Simulator for Space Docking and Robotic Proximity Operations ／ Farhad Aghili
日本語で読む → - 論文自動運転計画機械学習
CW-ERM：閉ループ重み付き経験的リスク最小化による自動運転計画の改善
自動運転の模倣学習において、閉ループ評価で重要と判定されたサンプルに重みを付けて学習することで、衝突を大幅に減らす手法を提案した。
原題: CW-ERM: Improving Autonomous Driving Planning with Closed-loop Weighted Empirical Risk Minimization ／ Eesha Kumar, Yiming Zhang, Stefano Pini 他
日本語で読む → - 論文オフライン強化学習ロボティクス
視覚的バックトラッキング遠隔操作：画像ベースオフライン強化学習のためのデータ収集プロトコル
遠隔操作で失敗・回復・成功を意図的に収集するVBTプロトコルを提案し、Tシャツ把持タスクでオフライン強化学習の性能を13%向上させた。
原題: Visual Backtracking Teleoperation: A Data Collection Protocol for Offline Image-Based Reinforcement Learning ／ David Brandfonbrener, Stephen Tu, Avi Singh 他
日本語で読む → - 論文対話システムロボティクス
ヒューマノイドロボットとの対話システム
対話ロボット競技会に参加し、発話内容だけでなく表情や視線も制御する自然な対話システムを開発した研究。
原題: Dialogue system with humanoid robot ／ Koki Inoue, Shuichiro Ogake, Hayato Kawamura 他
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