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: 2022/3/1 ／ 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 →- 論文探索計画ロボティクス
FIG-OP：限られた時間で大規模未知環境を探索する手法
時間制約下で大規模未知環境を自律探索するため、情報利得を前倒しするFIG-OPを提案し、トポロジカル・メトリック地図を統合した表現で解く手法。地下鉄や鉱山で実証し、従来手法より探索効率が向上。
原題: FIG-OP: Exploring Large-Scale Unknown Environments on a Fixed Time Budget ／ Oriana Peltzer, Amanda Bouman, Sung-Kyun Kim 他
日本語で読む → - 論文視覚オドメトリ画像認識
回転補正を導入した教師なし単眼視覚オドメトリ
教師なし学習による単眼視覚オドメトリで回転運動の精度低下を抑えるため、2D特徴マッチングによるエピポーラ拘束で回転を補正する手法を提案し、KITTIで精度向上を達成した。
原題: RAUM-VO: Rotational Adjusted Unsupervised Monocular Visual Odometry ／ Claudio Cimarelli, Hriday Bavle, Jose Luis Sanchez-Lopez 他
日本語で読む → - 論文ドローンミッション計画ロボティクス
ドローンによる緊急迅速マッピングのためのミッション計画
火災や化学事故の直後にドローンで有害物質分布を効率的に推定するため、空間相関を考慮したサンプリング地点選択問題（GCorTOP）を定式化し、2段階の適応的大近傍探索で高速に解く手法を提案した。
原題: Mission planning for emergency rapid mapping with drones ／ Katharina Glock, Anne Meyer
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
視覚デモンストレーションから逐次操作タスクの感覚運動プリミティブを学習する
人の作業を撮影した生の動画だけから、低レベル動作と高レベル判断を同時に学習するニューラルネット枠組みを提案し、ロボットアームの物体操作で既存の模倣学習を上回る性能を示した。
原題: Learning Sensorimotor Primitives of Sequential Manipulation Tasks from Visual Demonstrations ／ Junchi Liang, Bowen Wen, Kostas Bekris 他
日本語で読む → - 論文軌道最適化ロボティクス
不確実環境下の確率非線形システムに対する非ガウスリスク制約付き軌道最適化
確率的非線形ダイナミクスと任意の確率分布を持つ不確実障害物を含む環境で、衝突確率を抑えつつ目標へ到達する制御入力列を計画する手法を提案した論文。確率制約を状態分布のモーメントに関する決定論的制約に変換し、非線形最適化で解く。
原題: Non-Gaussian Risk Bounded Trajectory Optimization for Stochastic Nonlinear Systems in Uncertain Environments ／ Weiqiao Han, Ashkan Jasour, Brian Williams
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
クレーターをランドマークとした月面ローバの自己位置推定
月面ローバが軌道から作成したクレーター地図と搭載カメラ・LiDARの観測を照合し、地上との通信なしで全球的な自己位置を推定する手法を提案した論文。
原題: Lunar Rover Localization Using Craters as Landmarks ／ Larry Matthies, Shreyansh Daftry, Scott Tepsuporn 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
述語分類器による接触を伴うマニピュレーションの記号的状態推定
ペグ挿入などの接触作業で、複数センサの観測をベイズ統合し述語分類器で記号的状態を推定する手法を提案。少ない学習データで高精度に状態を分類でき、未知タスクへの汎化と実機でのマニピュレーション方策の頑健性向上を示した。
原題: Symbolic State Estimation with Predicates for Contact-Rich Manipulation Tasks ／ Toki Migimatsu, Wenzhao Lian, Jeannette Bohg 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ロボット移動マニピュレータによるFar-UVC除菌システム
5自由度移動マニピュレータの先端にFar-UVCエキシマランプを搭載し、ドアやテーブルなどの高接触表面を除菌する低コストシステムを提案。経路計画・被覆計画・シーン理解に重点を置き、シミュレーションと照度モデルで評価した。
原題: Far-UVC Disinfection with Robotic Mobile Manipulator ／ Ishaan Mehta, Hao-Ya Hsueh, Nikolaos Kourtzanidis 他
日本語で読む → - 論文自動運転/緊急回避ロボティクス
高速道路における自動運転車の緊急障害物回避マニューバフレームワーク
高速・低摩擦路面で走行する自動運転車が、実行可能性と乗員快適性を考慮して緊急回避マニューバを決定・制御する枠組みを提案し、SimulinkとCarSimの連成シミュレーションで検証した。
原題: Autonomous Road Vehicle Emergency Obstacle Avoidance Maneuver Framework at Highway Speeds ／ Evan Lowe, Levent Güvenç
日本語で読む → - 論文ロバスト性認証機械学習
双対ネットワーク交互符号化によるニューラルネットワークの効率的な大域ロバスト性認証
ReLUネットワークの大域ロバスト性認証をMILPとして定式化し、2つのネットワークを交互に符号化する手法と緩和・精緻化による過近似で効率的に解く。
原題: Efficient Global Robustness Certification of Neural Networks via Interleaving Twin-Network Encoding ／ Zhilu Wang, Chao Huang, Qi Zhu
日本語で読む → - 論文強化学習/実機ロボットロボティクス
実時間ロボット制御のための非同期強化学習
ロボットアームの視覚タスクで、学習更新と環境相互作用を非同期化する強化学習システムを実装し、逐次処理との性能を実環境で比較した。学習コストが高い場合、非同期が適切な行動周期を維持し大幅に優れることを示した。
原題: Asynchronous Reinforcement Learning for Real-Time Control of Physical Robots ／ Yufeng Yuan, A. Rupam Mahmood
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
材料分類のための生体模倣触覚センサの設計
指紋・真皮・表皮を模した低コスト小型触覚センサを開発し、ホール効果で磁場を検出して材料の表面テクスチャを分類できることを示した。
原題: Design of a Biomimetic Tactile Sensor for Material Classification ／ Kevin Dai, Xinyu Wang, Allison M. Rojas 他
日本語で読む → - 論文ソフトロボティクスロボティクス
PDEに基づくソフトロボットアームの動的制御と状態推定
Cosseratロッドモデルの偏微分方程式を用い、無限次元の状態フィードバック制御とリー群上の拡張カルマンフィルタを設計し、位置計測のみから全状態を推定しつつ軌道追従を実現した研究。
原題: PDE-based Dynamic Control and Estimation of Soft Robotic Arms ／ Tongjia Zheng, Hai Lin
日本語で読む → - 論文VLA画像認識
視覚と言語によるナビゲーションのためのクロスモーダル地図学習
言語と視覚の対応を明示的な空間表現（地図）上で学習し、観測・未観測領域の上面視意味地図を予測して経路をウェイポイントとして出力するVLN手法を提案した論文。
原題: Cross-modal Map Learning for Vision and Language Navigation ／ Georgios Georgakis, Karl Schmeckpeper, Karan Wanchoo 他
日本語で読む → - 論文遠隔操作ロボティクス
全方向性飛行ロボットの6自由度バイラテラル遠隔操作による空中物理インタラクション
全方向性ドローンの接触作業向けに6自由度バイラテラル遠隔操作の枠組みを設計・実験し、標準手法の単純拡張では操作者が入力自由度を分離できず不十分であることを示した。
原題: Towards 6DoF Bilateral Teleoperation of an Omnidirectional Aerial Vehicle for Aerial Physical Interaction ／ Mike Allenspach, Nicholas Lawrance, Marco Tognon 他
日本語で読む → - 論文ロボットスキルロボティクス
産業用ロボットスキルの能力ベースフレームワークに関する調査
ロボットの能力記述に関する210本の論文を構造的にレビューし、タスク・スキル・プリミティブの分類体系の共通性と産業応用の傾向を明らかにした。
原題: Capability-based Frameworks for Industrial Robot Skills: a Survey ／ Matteo Pantano, Thomas Eiband, Dongheui Lee
日本語で読む → - 論文深度補完画像認識
最小二乗推定による深度非依存の深度補完
RGB画像と疎な深度マップを独立に処理し、最小二乗推定で密な深度マップを生成する手法を提案。疎性の変化に頑健で高品質な超解像深度補完を実現。
原題: Depth-Independent Depth Completion via Least Square Estimation ／ Xianze Fang, Yunkai Wang, Zexi Chen 他
日本語で読む → - 論文制御/適応MPCロボティクス
分類器学習による適応型モデル予測制御
ベイズ最適化を密度比推定として分類器学習で近似し、モデル予測パス積分制御に統合することで、モデル不確実性や異分散ノイズ下でも制御パラメータを自動調整する適応型MPCを提案した論文。
原題: Adaptive Model Predictive Control by Learning Classifiers ／ Rel Guzman, Rafael Oliveira, Fabio Ramos
日本語で読む → - 論文VIO/センサフュージョンロボティクス
オンラインキャリブレーションと初期化を備えたGPS-視覚-慣性の密結合最適化オドメトリ
GPS・視覚・IMUの残差を局所バンドル調整で同時最小化し、GPS-IMUの外部パラメータと時間オフセットをオンライン推定する密結合オドメトリを提案。長距離走行でのドリフトや視覚・GPS欠損時にも頑健に動作することを示した。
原題: Tightly Coupled Optimization-based GPS-Visual-Inertial Odometry with Online Calibration and Initialization ／ Shihao Han, Feiyang Deng, Tao Li 他
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
不連続性を許容するA*探索による動力学拘束下の移動ロボット運動計画
グラフ探索と軌道最適化を組み合わせ、運動プリミティブ間の不連続性を許容しつつ局所修正する時間最適運動計画手法db-A*を提案し、探索・サンプリング・最適化手法との比較ベンチマークで優位性を示した。
原題: db-A*: Discontinuity-bounded Search for Kinodynamic Mobile Robot Motion Planning ／ Wolfgang Hoenig, Joaquim Ortiz-Haro, Marc Toussaint
日本語で読む → - 論文社会的ナビゲーションロボティクス
社会的に配慮したナビゲーションの大規模実演データセットSCAND
人間のテレオペレーションによる社会的に配慮した移動ロボットのナビゲーション実演を、LiDARや視覚・慣性情報を含むマルチモーダルな大規模データセットとして収集・公開した。
原題: Socially Compliant Navigation Dataset (SCAND): A Large-Scale Dataset of Demonstrations for Social Navigation ／ Haresh Karnan, Anirudh Nair, Xuesu Xiao 他
日本語で読む → - 論文安全・リスクアセスメントロボティクス
ISO/TS 15066の解釈の違いがリスクアセスメントに与える影響
安全な人間-ロボット協働の技術仕様ISO/TS 15066に含まれる接触定義の論理的矛盾が、リスクアセスメントの解釈を分岐させ誤用を招くことを4機種の実験で示し、決定木と制約付き衝突力マップによる明確な評価手法を提案した論文。
原題: ISO/TS 15066: How Different Interpretations Affect Risk Assessment ／ Robin Jeanne Kirschner, Nico Mansfeld, Saeed Abdolshah 他
日本語で読む → - 論文自動運転/物体認識画像認識
半教師あり学習による自動運転のための重要物体識別
自車視点の運転シーンで物体間の関係推論を用いて重要物体を二値分類し、半教師あり学習と自車挙動予測の補助タスクで精度を高めた研究。
原題: Important Object Identification with Semi-Supervised Learning for Autonomous Driving ／ Jiachen Li, Haiming Gang, Hengbo Ma 他
日本語で読む → - 論文障害物回避ロボティクス
移動障害物回避のためのデータ駆動型リスク認識手法
ノイズを含む観測からブートストラップで障害物の軌道を予測し、リスク認識型MPCで確率的な回避保証を実現する手法を提案。ドローンのシミュレーションで検証した。
原題: Moving Obstacle Avoidance: a Data-Driven Risk-Aware Approach ／ Skylar X. Wei, Anushri Dixit, Shashank Tomar 他
日本語で読む → - 論文移動ロボットロボティクス
狭所アクセス向け再構成可能ロボットMIRRAX
狭い開口部や混雑環境での点検作業のため、メカナムホイールを用いて形状を再構成できる移動ロボットを開発し、制御性解析と実環境での検証を行った論文。
原題: MIRRAX: A Reconfigurable Robot for Limited Access Environments ／ Wei Cheah, Keir Groves, Horatio Martin 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
KC-TSS：異種ロボットチームのための耐障害型目標探索アルゴリズム
異種ロボットチームによる目標探索のため、経路候補生成を異種クラスタリングと複数TSPに分離し、情報理論的効用関数で経路選択する耐障害型計画法を提案。Gazebo実験と実機で従来法より短いミッション時間を達成。
原題: KC-TSS: An Algorithm for Heterogeneous Robot Teams Performing Resilient Target Search ／ Minkyu Kim, Ryan Gupta, Luis Sentis
日本語で読む → - 論文視覚ナビゲーション画像認識
Newton-PnP：小型トイドローン向けリアルタイム視覚ナビゲーション
低性能なIoTデバイス上でリアルタイム動作し、実行時間と正しさの理論保証を両立するPnPアルゴリズムを提案。Raspberry Pi Zeroを搭載したTelloドローンで屋内自律飛行を実現した。
原題: Newton-PnP: Real-time Visual Navigation for Autonomous Toy-Drones ／ Ibrahim Jubran, Fares Fares, Yuval Alfassi 他
日本語で読む → - 論文ロボティクス基盤/深層学習ツールキットロボティクス
OpenDR: ロボティクス向け高性能・低フットプリント深層学習のオープンツールキット
ロボット向けに特化したオープンでモジュール式の深層学習ツールキットOpenDRを提案し、既存フレームワークの課題を解決する設計と抽象インターフェースを詳述した論文。
原題: OpenDR: An Open Toolkit for Enabling High Performance, Low Footprint Deep Learning for Robotics ／ N. Passalis, S. Pedrazzi, R. Babuska 他
日本語で読む → - 論文強化学習ロボティクス
SO(2)同変強化学習
最適Q関数と方策の同変・不変性を利用し、回転対称なロボット操作問題向けに同変DQNとSACを提案、サンプル効率の大幅改善を示した。
原題: $\mathrm{SO}(2)$-Equivariant Reinforcement Learning ／ Dian Wang, Robin Walters, Robert Platt
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
情報利得に基づくUAV群による農地モニタリングとマッピング
複数UAVの群ロボティクスで、期待情報利得に基づき観測すべき領域を適応的に選び、雑草などの不均一な分布を効率的にマッピングする手法を提案した。
原題: Monitoring and mapping of crop fields with UAV swarms based on information gain ／ Carlos Carbone, Dario Albani, Federico Magistri 他
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