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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: 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 →- 論文視覚行動計画ロボティクス
Augment-Connect-Explore：データ不足下での視覚行動計画のためのパラダイム
データが少ない状況でも生画像から直接行動計画を立てられるよう、訓練データの拡張・潜在空間グラフの接続生成・新領域の探索を組み合わせたACEパラダイムを提案し、箱積みと布折りのタスクで有効性を示した。
原題: Augment-Connect-Explore: a Paradigm for Visual Action Planning with Data Scarcity ／ Martina Lippi, Michael C. Welle, Petra Poklukar 他
日本語で読む → - 論文セグメンテーションロボティクス
CaRTS: 視覚とキネマティクスデータを用いた因果性駆動型ロボット器具セグメンテーション
ロボット手術器具のセグメンテーションを、画像から直接推定するのではなく、キネマティクスと微分可能レンダリングを用いて器具モデルを画像観測に反復的に整合させる因果モデルベース手法CaRTSを提案し、合成・実データでロバスト性を実証した。
原題: CaRTS: Causality-driven Robot Tool Segmentation from Vision and Kinematics Data ／ Hao Ding, Jintan Zhang, Peter Kazanzides 他
日本語で読む → - 論文プランニングロボティクス
キノダイナミック木探索のための学習ベース拡張手法
木探索型キノダイナミック計画において、ニューラルネットで状態間の遷移コストを予測し、ユークリッド距離ヒューリスティックより高品質なノード選択を実現して漸近最適性を保つ手法を提案した。
原題: L4KDE: Learning for KinoDynamic Tree Expansion ／ Tin Lai, Weiming Zhi, Tucker Hermans 他
日本語で読む → - 論文LiDAR知覚ロボティクス
LiDARをカメラセンサとして用いた汎用深層学習の検出・セグメンテーションモデルの分析
LiDARが出力する深度・反射率・近赤外の低解像度360度画像を、視覚カメラ向けの汎用検出・セグメンテーション深層学習モデルで処理できることを示し、性能を定性的・定量的に評価した。
原題: Analyzing General-Purpose Deep-Learning Detection and Segmentation Models with Images from a Lidar as a Camera Sensor ／ Yu Xianjia, Sahar Salimpour, Jorge Peña Queralta 他
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
変化する環境でのテキスト検出を活用したロバストなオンボード自己位置推定
屋内環境の構造変化に対応するため、看板などの文字情報をテキスト検出で認識し、LiDARとカメラを用いたパーティクフィルタによる自己位置推定に統合した。オフィス環境での実験で構造変化や人混みに対してロバストで、オンボード計算機で動作することを示した。
原題: Robust Onboard Localization in Changing Environments Exploiting Text Spotting ／ Nicky Zimmerman, Louis Wiesmann, Tiziano Guadagnino 他
日本語で読む → - 論文深度推定画像認識
ガイド付きデコーディングによる軽量単眼深度推定
画像をガイドに特徴と深度をアップサンプリングするGuided Upsampling Blockでデコーダを構成し、組込み向けに高速かつ高精度な単眼深度推定を実現した。
原題: Lightweight Monocular Depth Estimation through Guided Decoding ／ Michael Rudolph, Youssef Dawoud, Ronja Güldenring 他
日本語で読む → - 論文探索計画ロボティクス
ベジェ曲線ベースの直接軌道計画による未知環境の局所探索改善
RRTに着想を得たベジェ曲線ベースの次善視点軌道計画器を提案し、ガウス過程推論で探索利得を高速に評価することで、停止と発進を繰り返すことなく迅速な局所探索を実現した。
原題: Direct B\'ezier-Based Trajectory Planner for Improved Local Exploration of Unknown Environments ／ Lorenzo Gentilini, Dario Mengoli, Lorenzo Marconi
日本語で読む → - 論文移動マニピュレーションロボティクス
移動マニピュレータの物理的インタラクションを実現する学習と最適化のハイブリッド枠組み
人間のデモンストレーションをGMM/GMRで学習し、二次計画法とエネルギータンクでインピーダンス制御をオンライン最適化することで、移動マニピュレータが複雑な物理的インタラクション作業を安定して遂行できる枠組みを提案した。
原題: A Hybrid Learning and Optimization Framework to Achieve Physically Interactive Tasks with Mobile Manipulators ／ Jianzhuang Zhao, Alberto Giammarino, Edoardo Lamon 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
ステップ調整機能を備えたヒューマノイド歩行のためのオンライン非線形重心MPC
重心ダイナミクスに基づく非線形モデル予測制御で、単脚・両脚支持期の接地位置をオンライン調整し、跳躍・走行・外乱下の歩行を実現した研究。
原題: Online Non-linear Centroidal MPC for Humanoid Robot Locomotion with Step Adjustment ／ Giulio Romualdi, Stefano Dafarra, Giuseppe L'Erario 他
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 → - 論文変形物体把持ロボティクス
変形物体の把持結果を物理シミュレーションで評価するDefGraspSim
GPUベースのFEMシミュレーションで多様な3D変形物体の把持を評価し、データセットとパイプラインを公開、実物との対応も示した。
原題: DefGraspSim: Physics-based simulation of grasp outcomes for 3D deformable objects ／ Isabella Huang, Yashraj Narang, Clemens Eppner 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 → - 論文姿勢推定画像認識
CPPF：実環境での頑健なカテゴリレベル9D姿勢推定に向けて
単一RGB-D画像からカテゴリレベル9D姿勢を推定するため、点対特徴を拡張したCPPF投票法を提案。合成データのみで学習しsim2realを実現、粗から細への投票で頑健な推定を可能にした。
原題: CPPF: Towards Robust Category-Level 9D Pose Estimation in the Wild ／ Yang You, Ruoxi Shi, Weiming Wang 他
日本語で読む → - 論文ヒューマノイド/転倒回避ロボティクス
まず転ばないこと：損傷したヒューマノイドロボットが壁を活用する学習
壁の向き・距離・姿勢から手を突く位置をニューラルネットで瞬時に選び、全身制御で安定姿勢を取るD-Reflexを提案。シミュレーションのTALOSで回避可能な転倒の75%以上を防ぎ、実機でも動作することを示した。
原題: First do not fall: learning to exploit a wall with a damaged humanoid robot ／ Timothée Anne, Eloïse Dalin, Ivan Bergonzani 他
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
座標不変なユーザー誘導拘束経路計画と反応型高速拡張平面指向脱出木
1回の人間デモンストレーションからスクリュー線形補間で幾何拘束を保った実時間経路計画を生成し、反応型衝突回避を統合した手法を提案。ブロック積み上げや注ぎ、棚積み込みなどへの汎化を実験で示した。
原題: Coordinate Invariant User-Guided Constrained Path Planning with Reactive Rapidly Expanding Plane-Oriented Escaping Trees ／ Riddhiman Laha, Ruiai Sun, Wenxi Wu 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
計画と知識統合を併用したスキルベース多目的強化学習による産業ロボットタスク
PDDLで与えたタスクをスキル列に計画し、知識フレームワークの事前情報と多目的ベイズ最適化で接触を伴うスキルのパラメータをシミュレーションで学習、実機KUKA-iiwaで人手調整を上回る性能を示した。
原題: Skill-based Multi-objective Reinforcement Learning of Industrial Robot Tasks with Planning and Knowledge Integration ／ Matthias Mayr, Faseeh Ahmad, Konstantinos Chatzilygeroudis 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sim2realcs.NE
カリキュラム強化学習のための進化的地形生成手法の比較評価
ノイズベースの地形生成器とCPPN・GANの間接表現を比較し、MAP-Elitesの特徴記述子とPPOによるヒューマノイド歩行学習への影響を評価した論文。
原題: Assessing Evolutionary Terrain Generation Methods for Curriculum Reinforcement Learning ／ David Howard, Josh Kannemeyer, Davide Dolcetti 他
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
模倣して再利用：人と動物の動作から学習する再利用可能なロボット運動スキル
人や犬のモーションキャプチャデータを模倣して脚式ロボットの運動スキルモジュールを学習し、歩行やボールドリブルなどの下流タスクに再利用して実機へゼロショット転移した研究。
原題: Imitate and Repurpose: Learning Reusable Robot Movement Skills From Human and Animal Behaviors ／ Steven Bohez, Saran Tunyasuvunakool, Philemon Brakel 他
日本語で読む → - 論文自動運転知覚画像認識
自動運転車の知覚品質をオンライン自己評価する検出品質指数とその手法
カメラ物体検出のフレームごとの品質を評価する検出品質指数(DQI)を提案し、原画像とスーパーピクセルを入力とするSPA-NETでDQIを予測する自己評価手法を開発した。
原題: A Quality Index Metric and Method for Online Self-Assessment of Autonomous Vehicles Sensory Perception ／ Ce Zhang, Azim Eskandarian
日本語で読む → - 論文水中SLAM画像認識
安価な単一センサによる高精細な水中マッピング
GoPro 9の映像とIMUデータを活用したビジュアル・イナ―シャルSLAMで、ループ閉じ込み後に地図を補正する水中SLAMフレームワークを提案し、沈没船や洞窟での実地検証で有効性を示した。
原題: High Definition, Inexpensive, Underwater Mapping ／ Bharat Joshi, Marios Xanthidis, Sharmin Rahman 他
日本語で読む → - 論文経済的自律ロボットロボティクス
自営型自律ロボットアーティスト「Gaka-chu」
ブロックチェーン上のスマートコントラクトを活用し、絵画の制作・販売・材料購入・投資家への返済を自律的に行う経済的自律ロボットを開発し、6ヶ月間の実証実験を行った。
原題: Gaka-chu: a self-employed autonomous robot artist ／ Eduardo Castelló Ferrer, Ivan Berman, Aleksandr Kapitonov 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
限られたセンシング能力を持つ進化する群れにおける環境誘発型の集団行動の創発
限られたセンシング・通信能力しか持たないロボット群が環境特徴の勾配を追従する課題に対し、差分進化でニューラルネットワーク制御器を進化させ、環境条件や群れサイズを変えて柔軟性とスケーラビリティを評価した研究。
原題: Environment induced emergence of collective behaviour in evolving swarms with limited sensing ／ Fuda van Diggelen, Jie Luo, Tugay Alperen Karagüzel 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
視覚触覚センサの画像から体積メッシュを生成する学習手法
視覚ベース触覚センサの画像から変形エラストマーの体積メッシュをGNNで推定し、自己教師あり適応で実世界や未知接触にも対応できるようにした研究。
原題: Learning to Synthesize Volumetric Meshes from Vision-based Tactile Imprints ／ Xinghao Zhu, Siddarth Jain, Masayoshi Tomizuka 他
日本語で読む → - 論文HRI倫理ロボティクス
参加型デザインの倫理を問う：ソーシャルロボット設計におけるステークホルダー参加の作法
ソーシャルロボットの参加型デザインにおいて、参加のさせ方自体に潜む危害・搾取・主体性喪失といった倫理的問題を指摘し、ステークホルダー自身に参加の形を設計させることを提唱した論文。
原題: Ethical Considerations When Constructing Participatory Design Protocols for Social Robots ／ Douglas Zytko, Wing-Yue Geoffrey Louie
日本語で読む → - 論文マルチモーダル事前学習ロボティクス
COMPASS: 自律システムのための対照マルチモーダル事前学習
マルチモーダルな信号をグラフで結び、運動パターン空間と現在状態空間の2つの潜在空間に写像する汎用事前学習手法を提案し、ドローン航行・車両レース・視覚オドメトリで有効性と実環境への汎化を示した。
原題: COMPASS: Contrastive Multimodal Pretraining for Autonomous Systems ／ Shuang Ma, Sai Vemprala, Wenshan Wang 他
日本語で読む → - 論文軌道予測ロボティクス
運転行動を考慮した半教師あり軌道生成・予測モデルTAE
運転者の攻撃性や意図などの行動を潜在空間で明示的にモデル化し、軌道生成と予測を統一的に扱う半教師あり敵対的オートエンコーダを提案した論文。
原題: TAE: A Semi-supervised Controllable Behavior-aware Trajectory Generator and Predictor ／ Ruochen Jiao, Xiangguo Liu, Bowen Zheng 他
日本語で読む → - 論文シーン理解画像認識
グラフ自己符号化による道路レイアウトの自己教師あり解析
鳥瞰図の道路地図からトポロジカルなグラフ表現を自己教師あり学習で推定する画像-グラフ-画像オートエンコーダを提案し、合成データ併用で実世界データの性能を向上させた。
原題: Self-Supervised Road Layout Parsing with Graph Auto-Encoding ／ Chenyang Lu, Gijs Dubbelman
日本語で読む → - 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
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