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: 2022/9/1 ／ 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 →- 論文制御/モデル縮約ロボティクス
データ駆動型スペクトル部分多様体縮約による高次元ロボットの非線形最適制御
データから低次元のアトラクタ上の力学を抽出するスペクトル部分多様体縮約（SSMR）を提案し、高次元ロボットの非線形最適制御において、訓練データと大きく異なる軌道追従でも既存手法より優れることを示した。
原題: Data-Driven Spectral Submanifold Reduction for Nonlinear Optimal Control of High-Dimensional Robots ／ John Irvin Alora, Mattia Cenedese, Edward Schmerling 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
安全な運動スキル学習のための制約付き動的運動プリミティブ
動的運動プリミティブ（DMP）にゼロ化バリア関数を組み込み、非線形最適化で強化学習重みを調整することで、障害物回避や作業空間制約を満たす安全な動作生成を実現した。
原題: Constrained Dynamic Movement Primitives for Safe Learning of Motor Skills ／ Seiji Shaw, Devesh K. Jha, Arvind Raghunathan 他
日本語で読む → - 論文シーン理解ロボティクス
3D可変シーングラフによる長期的な意味的シーン変化予測
3Dシーングラフに変化の可能性を示す属性を付与した可変シーングラフ(VSG)を提案し、長期的な意味的変化を予測する手法DeltaVSGを開発した。屋内シーン変化の予測精度77.1%を達成し、ロボットの能動的変化検出タスクを高速化した。
原題: 3D VSG: Long-term Semantic Scene Change Prediction through 3D Variable Scene Graphs ／ Samuel Looper, Javier Rodriguez-Puigvert, Roland Siegwart 他
日本語で読む → - 論文到達可能性解析ロボティクス
高次元到達可能性に対する形式的な安全保証の生成
ニューラルPDEソルバーDeepReachの解に誤差上界を与え、到達可能集合を安全側に補正することで、高次元システムでも確率的な安全保証を可能にする手法を提案した。
原題: Generating Formal Safety Assurances for High-Dimensional Reachability ／ Albert Lin, Somil Bansal
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
HyperGuider: 仮想現実による四足歩行ロボットの対話的経路計画フレームワーク
VR空間で人間が四足ロボットの経路計画を誘導し、複雑な地形でのナビゲーションを支援するシステムを提案。人間とアルゴリズムの協調により計算速度が平均35.58%向上した。
原題: HyperGuider: Virtual Reality Framework for Interactive Path Planning of Quadruped Robot in Cluttered and Multi-Terrain Environments ／ Ildar Babataev, Aleksey Fedoseev, Nipun Weerakkodi 他
日本語で読む → - 論文UAV着陸ロボティクス
動的環境におけるUAVの安全着陸のためのリアルタイムヒューリスティックフレームワーク
画像処理で安全な着陸候補地を検出し、動的障害物の到達時間とUAVのETAを考慮してリアルタイムに回避しながら着陸する手法を提案。
原題: Real-Time Heuristic Framework for Safe Landing of UAVs in Dynamic Scenarios ／ Jaskirat Singh, Neel Adwani, Harikumar Kandath 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
Gromov-Hausdorff近似を用いたマルチクエリロボットマニピュレータのタスク順序決定
静的・動的障害物が混在する環境で、タスク空間を部分空間に分解し、ε-Gromov-Hausdorff近似で経路の連結性を保証することで、効率的なタスク順序を決定する手法を提案。
原題: Multi-query Robotic Manipulator Task Sequencing with Gromov-Hausdorff Approximations ／ Fouad Sukkar, Jennifer Wakulicz, Ki Myung Brian Lee 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
物流現場の視覚観測に基づくロボット連続ピッキング作業のための教師なし報酬整形
物流の荷降ろし作業を連続的なピック&プレースとして捉え、専門家の観察から教師なしで報酬を整形する手法を提案し、強化学習の効率を改善した。
原題: Unsupervised Reward Shaping for a Robotic Sequential Picking Task from Visual Observations in a Logistics Scenario ／ Vittorio Giammarino, Andrew J Meyer, Kai Biegun
日本語で読む → - 論文模倣学習機械学習
デモンストレーションからの高速生涯適応逆強化学習
ユーザーのデモンストレーションからロボットが素早く適応し、生涯にわたって効率的に学習する新しい枠組みFLAIRを提案。ポリシー混合により異なる好みに即応し、共通知識を蒸留してタスク推論を高精度化、必要な時だけモデルを拡張する。
原題: Fast Lifelong Adaptive Inverse Reinforcement Learning from Demonstrations ／ Letian Chen, Sravan Jayanthi, Rohan Paleja 他
日本語で読む → - 論文安全制御ロボティクス
マグニチュード正則化による学習ベース安全制御のための効率的な安全証明書の合成
エネルギー関数の大きさを正則化することで保守性を減らし、安全性を保ちながら効率的な安全制御器を強化学習で合成する手法を提案した。
原題: Synthesize Efficient Safety Certificates for Learning-Based Safe Control using Magnitude Regularization ／ Haotian Zheng, Haitong Ma, Sifa Zheng 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
RACER: 分散型マルチUAVシステムによる高速協調探索
複数のドローンが限られた通信で役割を分担し、未知空間を高速かつ安全に協調探索する分散型システムを提案し、実機で実現した。
原題: RACER: Rapid Collaborative Exploration with a Decentralized Multi-UAV System ／ Boyu Zhou, Hao Xu, Shaojie Shen
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
分散情報に基づくソースシーキング
複数の移動センサが局所的な距離計測のみを用いて光源などの単一ソースを探索する分散アルゴリズムを提案し、フィッシャー情報量を最大化するように移動することで従来のフィールドクライミングより高速に収束することを示した。
原題: Distributed Information-based Source Seeking ／ Tianpeng Zhang, Victor Qin, Yujie Tang 他
日本語で読む → - 論文深度推定画像認識
TODE-Trans: Transformerによる透明物体の深度推定
単一のRGB-D入力からTransformerを用いて透明物体の深度を推定する手法を提案し、特徴融合モジュールで細部を補強して従来手法を大きく上回る精度を達成した。
原題: TODE-Trans: Transparent Object Depth Estimation with Transformer ／ Kang Chen, Shaochen Wang, Beihao Xia 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
DMAP: 変化する身体で歩行を学習する分散形態注意ポリシー
身体の形態が変化する環境で歩行を学習するため、固有感覚処理・関節ごとの分散制御・注意機構を組み合わせた生物模倣ポリシーDMAPを提案し、隠れた形態情報なしでオラクル並みの性能を達成した。
原題: DMAP: a Distributed Morphological Attention Policy for Learning to Locomote with a Changing Body ／ Alberto Silvio Chiappa, Alessandro Marin Vargas, Alexander Mathis
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
タスク非依存・自己中心的な運動スキルによる自動運転の強化学習の加速
自動運転の強化学習において、タスクに依存しない自己中心的な運動スキルライブラリを構築し、低次元の潜在スキル空間で効率的に探索する手法を提案。多様な運転タスクで学習効率と性能が向上することを示した。
原題: Accelerating Reinforcement Learning for Autonomous Driving using Task-Agnostic and Ego-Centric Motion Skills ／ Tong Zhou, Letian Wang, Ruobing Chen 他
日本語で読む → - 論文マルチロボットマッピングロボティクス
複数の空中ロボットによる能動的メトリック・セマンティックマッピング
複数の異種ロボットが協調して、物体の形状と意味ラベルの不確かさを減らすように能動的に探索し、環境のメトリック・セマンティックマップを構築する手法を提案した。
原題: Active Metric-Semantic Mapping by Multiple Aerial Robots ／ Xu Liu, Ankit Prabhu, Fernando Cladera 他
日本語で読む → - 論文軌道追従制御ロボティクス
モデルと加速度に基づく高性能自律レース用追従コントローラ
幾何学的手法の簡便さを保ちつつタイヤ動力学を活用し、高速でも高精度に軌道追従できるモデルベース制御器MAPを提案し、実験で従来の幾何学制御器の4倍の精度を達成した。
原題: Model- and Acceleration-based Pursuit Controller for High-Performance Autonomous Racing ／ Jonathan Becker, Nadine Imholz, Luca Schwarzenbach 他
日本語で読む → - 論文変分推論機械学習
ガウス混合モデルによる自然勾配変分推論の統一的理解
ガウス混合モデルを用いた変分推論の代表的手法VIPSとiBayes-GMMが本質的に同じ更新式を持つことを示し、設計選択の違いが性能に与える影響を分析した。
原題: A Unified Perspective on Natural Gradient Variational Inference with Gaussian Mixture Models ／ Oleg Arenz, Philipp Dahlinger, Zihan Ye 他
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
衛星画像を用いた自律水面艇の確率的経路計画
衛星画像を粗い地図として使い、風や植生などの環境外乱による不確実性を考慮して、自律水面艇が湖の水質調査ルートを最短の期待移動距離で計画する手法を提案し、実機実験で検証した。
原題: Stochastic Planning for ASV Navigation Using Satellite Images ／ Yizhou Huang, Hamza Dugmag, Timothy D. Barfoot 他
日本語で読む → - 論文視覚ナビゲーションロボティクス
実世界における自己注意機構ベースの視覚ナビゲーションに向けて
自己注意機構を用いた視覚ナビゲーションエージェントのハイパーパラメータを体系的に探索し、シミュレーションで訓練したモデルが実世界の画像をリアルタイムで処理できることを示した。
原題: Towards self-attention based visual navigation in the real world ／ Jaime Ruiz-Serra, Jack White, Stephen Petrie 他
日本語で読む → - 論文3Dシーン理解ロボティクス
大規模（視覚）言語モデルを活用したロボットの3Dシーン理解
事前学習済み言語モデルと視覚言語モデルを用いて、ロボットの3Dシーン理解（部屋分類）を行い、言語のみ・視覚言語併用の複数手法を比較した。最良手法は約70%の部屋分類精度を達成し、純視覚やグラフ分類器を上回り、言語に由来する汎化・転移性能も示した。
原題: Leveraging Large (Visual) Language Models for Robot 3D Scene Understanding ／ William Chen, Siyi Hu, Rajat Talak 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
ScaTE: 非構造環境における自己教師あり走行可能性推定のためのスケーラブルなフレームワーク
車両と地形の相互作用から自己教師ありで走行可能性を学習し、PU学習で走行不能領域を検出するスケーラブルな枠組みを提案。様々な車両の走行特性に応じたナビゲーションを実現。
原題: ScaTE: A Scalable Framework for Self-Supervised Traversability Estimation in Unstructured Environments ／ Junwon Seo, Taekyung Kim, Kiho Kwak 他
日本語で読む → - 論文宇宙機シミュレーションロボティクス
6自由度宇宙機ダイナミクスシミュレータ：並進・姿勢制御の試験用
マニピュレータで把持した剛体ペイロードを制御し、異なる慣性特性を持つ自由浮遊剛体と同じ運動を再現することで、1G環境下で宇宙機の無重力挙動を模擬する手法を提案。
原題: Six-DOF Spacecraft Dynamics Simulator For Testing Translation and Attitude Control ／ Farhad Aghili
日本語で読む → - 論文自動運転/リアルタイム推論機械学習
自動運転におけるDNN推論時間変動の解明
自動運転向けDNN推論の実行時間変動をデータ・I/O・モデル・ランタイム・ハードウェア・認識システムの6観点から詳細に分析し、その根本原因に関する6つの知見を導出した研究。
原題: Understanding Time Variations of DNN Inference in Autonomous Driving ／ Liangkai Liu, Yanzhi Wang, Weisong Shi
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
ドッキングしたModboatの任意構成に対する集団制御
低コストなモジュール型水上ロボットModboatが、任意の連結構成で単一の操縦可能なビークルとして泳ぎ、偶発的な分離を防ぐ集中制御戦略を開発した。
原題: Collective Control for Arbitrary Configurations of Docked Modboats ／ Gedaliah Knizhnik, Mark Yim
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
安全かつ滑らか：連続時間レンジオンリー自己位置推定の最適性証明
距離のみの計測から移動ロボットの位置を推定する問題に対し、運動事前分布を組み込んだ連続時間定式化と、局所解の最適性を低コストで保証する証明書を提案した。
原題: Safe and Smooth: Certified Continuous-Time Range-Only Localization ／ Frederike Dümbgen, Connor Holmes, Timothy D. Barfoot
日本語で読む → - 論文遠隔操作ロボティクス
車輪型ヒューマノイドの全身遠隔移動における障害物回避のための力覚フィードバック付き共有制御の研究
車輪型ヒューマノイドの全身遠隔操作において、障害物回避の共有制御に力覚フィードバックを加え、その効果を人間実験で検証した。
原題: A Study of Shared-Control with Force Feedback for Obstacle Avoidance in Whole-body Telelocomotion of a Wheeled Humanoid ／ DongHoon Baek, Yu Chen, Chang 他
日本語で読む → - 論文キャリブレーションロボティクス
オンライン多カメラIMUキャリブレーション
多カメラとIMUの外部パラメータと時間ずれをオンラインで推定するカルマンフィルタベースの手法を提案し、非重複視野のカメラでも有効性を検証した。
原題: Online Multi Camera-IMU Calibration ／ Jacob Hartzer, Srikanth Saripalli
日本語で読む → - 論文クラウドロボティクスロボティクス
ElasticROS: フォグ・クラウドロボティクス向けの弾力的協調ロボット運用システム
ロボットとサーバ間の計算タスク配分をオンライン学習で動的に決定するアルゴリズムElasActionを提案し、ROS/ROS2ベースのアルゴリズムレベル協調計算を実現した。
原題: ElasticROS: An Elastically Collaborative Robot Operation System for Fog and Cloud Robotics ／ Boyi Liu
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ロボット果実収穫における力覚計測に基づく果梗位置推定
果実収穫ロボットにおいて、視覚に頼らず手首の力覚センサの計測値を物理モデルに当てはめることで果梗の位置を推定する手法を提案し、果樹園を模した環境で中央値3.8cmの精度を達成した。
原題: Optimization-Based Mechanical Perception for Peduncle Localization During Robotic Fruit Harvest ／ Miranda Cravetz, Cindy Grimm, Joseph R. Davidson
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