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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: 2021/11/1 ／ 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 →- 論文姿勢推定画像認識
2D姿勢推定のための軽量リアルタイムエッジ向け逆畳み込み再考
逆畳み込み層のチャネル削減を最適化し、DarkPoseや蒸留・量子化を組み合わせることで、HRNetの94.5%の精度をわずか3.8%の計算コストで実現した軽量ポーズ推定モデルを提案した。
原題: Rethinking Deconvolution for 2D Human Pose Estimation Light yet Accurate Model for Real-time Edge Computing ／ Masayuki Yamazaki, Eigo Mori
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
任意の凸形状障害物環境におけるハイブリッドフィードバックによる自律ナビゲーション
凸形状の障害物が散らばる2次元環境で、目標への移動モードと障害物回避モードを切り替えるハイブリッド制御により、障害物を避けつつ目標へ大域的に収束する自律ナビゲーション手法を提案し、シミュレーションで有効性を示した。
原題: Hybrid Feedback for Autonomous Navigation in Environments with Arbitrary Convex Obstacles ／ Mayur Sawant, Soulaimane Berkane, Ilia Polusin 他
日本語で読む → - 論文制御/自律走行ロボティクス
自律レーシング向け適応型ルックアヘッド純追従制御
参照軌道上の各ウェイポイントに貪欲法で最適なルックアヘッド距離を割り当てる適応型純追従横制御を提案し、ROSシミュレータとF1/10実機でラップタイム等の競技指標を約20%改善した。
原題: Adaptive Lookahead Pure-Pursuit for Autonomous Racing ／ Varundev Sukhil, Madhur Behl
日本語で読む → - 論文農業ロボティクスロボティクス
AlphaGarden：混植ガーデンを自律管理する学習システム
カメラとセンサで植物分布と土壌水分を計測し、植物成長モデルに基づく方策で剪定・灌漑を行う自律混植ガーデンを構築し、60日間の4サイクルで多様性0.96・被覆率0.86を達成した。
原題: AlphaGarden: Learning to Autonomously Tend a Polyculture Garden ／ Mark Presten, Yahav Avigal, Mark Theis 他
日本語で読む → - 論文ベイズ最適化ロボティクス
リーマン多様体上のMatérnカーネルを用いた幾何学考慮型ベイズ最適化
球面や回転群など非ユークリッド空間上の関数を対象に、リーマンMatérnカーネルを実装してベイズ最適化を行い、姿勢制御や可操作度最適化、動作計画で性能向上を示した論文。
原題: Geometry-aware Bayesian Optimization in Robotics using Riemannian Mat\'ern Kernels ／ Noémie Jaquier, Viacheslav Borovitskiy, Andrei Smolensky 他
日本語で読む → - 論文UAV/検出ロボティクス
UAVによる捜索救助のためのCNNベースの人間検出システム
Raspberry Piとカメラを搭載したクアッドコプターで、事前学習済みCNNを用いて人を検出するシステムを構築し、振動ノイズ処理を加えて3fpsで動作することを示した。
原題: Extended Abstract Version: CNN-based Human Detection System for UAVs in Search and Rescue ／ Nikite Mesvan
日本語で読む → - 論文制御/強化学習制御
固定翼UAVの姿勢制御に向けたデータ効率の良い深層強化学習：実機飛行実験
固定翼UAVの姿勢制御を深層強化学習で学習し、わずか3分の飛行データでシミュレーション訓練後に実機へ転移、ArduPlaneのPID制御と同等の性能を実現した。
原題: Data-Efficient Deep Reinforcement Learning for Attitude Control of Fixed-Wing UAVs: Field Experiments ／ Eivind Bøhn, Erlend M. Coates, Dirk Reinhardt 他
日本語で読む → - 論文音響知覚cs.SD
静寂から構造を学ぶ：環境音によるシーン構造の学習
静かな屋内環境で収録した音声とRGB-Dのペアデータセットを構築し、音声のみから壁までの距離を推定するモデルを訓練。さらに音と画像を対応付ける自己教師あり学習でマルチモーダル表現を獲得できることを示した。
原題: Structure from Silence: Learning Scene Structure from Ambient Sound ／ Ziyang Chen, Xixi Hu, Andrew Owens
日本語で読む → - 論文ロボット学習/汎化保証ロボティクス
生成モデルと実世界データを組み合わせたロボット学習のより強力な汎化保証
生成モデルをポリシーの事前分布として用い、実世界データセットでPAC-Bayes理論に基づき更新することで、未見環境への汎化を保証する枠組みを提案し、ドローン航行と把持タスクで有効性を示した論文。
原題: Stronger Generalization Guarantees for Robot Learning by Combining Generative Models and Real-World Data ／ Abhinav Agarwal, Sushant Veer, Allen Z. Ren 他
日本語で読む → - 論文オフロードナビゲーションロボティクス
幾何コストと予測コストを統合したハイブリッド模倣プランニングによるオフロード走行
学習ベースの走行可能性予測と幾何ベースの障害物コストを自己教師ありで組み合わせ、オフロード環境での計画性能を両者単独より大幅に向上させた。
原題: Hybrid Imitative Planning with Geometric and Predictive Costs in Off-road Environments ／ Nitish Dashora, Daniel Shin, Dhruv Shah 他
日本語で読む → - 論文ロバスト強化学習ロボティクス
四輪ドローンのロバスト深層強化学習制御
ロバストMDPを用いてドローン制御方策を学習し、未知の環境パラメータでも標準手法より高い汎化性能を示した。
原題: Robust Deep Reinforcement Learning for Quadcopter Control ／ Aditya M. Deshpande, Ali A. Minai, Manish Kumar
日本語で読む → - 論文経路計画AI
AutoDrone：自律ドローンのための最短障害物回避経路計画
鳥瞰図をグリッドグラフに変換し、GPS座標系で障害物を避ける最短経路を計算するドローン経路計画手法を提案。救助や配送での省エネ飛行に有効。
原題: AutoDrone: Shortest Optimized Obstacle-Free Path Planning for Autonomous Drones ／ Prithwish Jana, Debasish Jana
日本語で読む → - 論文LiDAR場所認識画像認識
大規模場所認識のための深層スキャンコンテキスト記述子
LiDAR点群を自己中心的にセグメント化し、グラフニューラルネットでセグメント間関係を集約する新たなグローバル記述子DSCを提案し、KITTIで既存手法を上回る場所認識性能を示した。
原題: DSC: Deep Scan Context Descriptor for Large-Scale Place Recognition ／ Jiafeng Cui, Tengfei Huang, Yingfeng Cai 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
モデル誤差予測による複雑地形ナビゲーション
地形の走行しやすさを、標準的なダイナミクスモデルとの誤差として学習し予測することで、草地や森林などの複雑地形を効率的にナビゲーションする手法を提案した論文。
原題: Complex Terrain Navigation via Model Error Prediction ／ Adam Polevoy, Craig Knuth, Katie M. Popek 他
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
動画デモとシミュレーションを整合させて道具操作を学習する
YouTube動画から道具の軌道を抽出し、シミュレーション環境を実シーンに整合させた上で強化学習と最適化により道具操作方策を学習する手法を提案し、シャベル・鎌・ハンマーで有効性を示した。
原題: Learning to Manipulate Tools by Aligning Simulation to Video Demonstration ／ Kateryna Zorina, Justin Carpentier, Josef Sivic 他
日本語で読む → - 論文モデルベースRLロボティクス
不確実性を考慮したモデルベースオフライン強化学習とプランニングの統合
マルチエージェント系の偶発的不確実性を考慮したモデルベースオフライン強化学習手法UMBRELLAを提案し、自動運転の予測・計画・制御を解釈可能に統合して実データとシミュレーションで有効性を示した。
原題: UMBRELLA: Uncertainty-Aware Model-Based Offline Reinforcement Learning Leveraging Planning ／ Christopher Diehl, Timo Sievernich, Martin Krüger 他
日本語で読む → - 論文センサフュージョンロボティクス
速度付きLiDAR：カメラ融合による揺動走査LiDARの移動物体点群歪み補正
揺動走査型LiDARとカメラをガウスベースで融合し、カルマンフィルタで移動物体を追跡しながら速度推定と点群歪み補正を同時に行うフレームワークを提案した。
原題: Lidar with Velocity: Correcting Moving Objects Point Cloud Distortion from Oscillating Scanning Lidars by Fusion with Camera ／ Wen Yang, Zheng Gong, Baifu Huang 他
日本語で読む → - 論文知覚概念学習ロボティクス
人間のクエリからのブートストラップによる知覚概念の学習
シミュレータの特権情報を使って最小限の人間入力から低次元の幾何学的概念を学び、それを自動ラベラーとして高次元センサデータの大規模データセットを合成することで、人間のラベル負担を抑えつつ実センサ入力で使える知覚概念を学習するフレームワークPCBを提案した。
原題: Learning Perceptual Concepts by Bootstrapping from Human Queries ／ Andreea Bobu, Chris Paxton, Wei Yang 他
日本語で読む → - 論文強化学習機械学習
SEIHAI: サンプル効率の高い階層型AIによるMineRL競技への挑戦
MineRLのObtainDiamondタスクを、人間のデモンストレーションを活用してタスクを逐次的なサブタスクに分割し、強化学習と模倣学習で各エージェントを訓練、スケジューラで自動選択する階層型AIを提案し、NeurIPS-2020 MineRL競技で優勝した。
原題: SEIHAI: A Sample-efficient Hierarchical AI for the MineRL Competition ／ Hangyu Mao, Chao Wang, Xiaotian Hao 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
構造化自由飛行における協調マルチコプタの実用的分散制御
構造化空域で複数のマルチコプタを目的地ラインへ収束させつつ機体間衝突を避ける分散制御則を提案し、リアプノフ関数による解析とシミュレーション・実験で有効性を示した。
原題: Practical Distributed Control for Cooperative Multicopters in Structured Free Flight Concepts ／ Rao Fu, Quan Quan, Mengxin Li 他
日本語で読む → - 論文触覚/センシングロボティクス
水蒸気噴霧で鏡・透明物体の法線を推定するロボットワイパー
超音波加湿器で鏡や透明表面に十字状の水滴ミストを付着させ拡散反射面を作ることで、カメラによる法線推定を可能にし、接触力制御付きの窓拭き動作を実現した。
原題: Active Vapor-Based Robotic Wiper ／ Takuya Kiyokawa, Hiroki Katayama, Jun Takamatsu 他
日本語で読む → - 論文状態推定ロボティクス
測地座標における長距離船舶追跡のためのアンセンテッドカルマンフィルタ
AIS情報を用いて近傍船舶の位置・速度・方位を測地座標のまま推定するUKFを提案し、局所平面座標系の再定義が不要で長距離運用に有利なことをシミュレーションと実機試験で示した論文。
原題: Unscented Kalman Filter for Long-Distance Vessel Tracking in Geodetic Coordinates ／ Blake Cole, Gabriel Schamberg
日本語で読む → - 論文音視覚ナビゲーションcs.SD
音を追いかけろ：移動音源を伴う複雑な未マップ環境での音視覚ナビゲーション
移動する音源や未知の音、雑音を含む実世界3D環境でロボットが音視覚情報を統合して目的地へナビゲートする新ベンチマークと強化学習手法を提案し、既存手法を大幅に上回る性能を示した。
原題: Catch Me If You Hear Me: Audio-Visual Navigation in Complex Unmapped Environments with Moving Sounds ／ Abdelrahman Younes, Daniel Honerkamp, Tim Welschehold 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
VUCA環境での自律ナビゲーションのための階層型マルチエキスパート学習
中枢神経系に着想を得て、上位層で地図探索と経路計画、下位層で衝突回避と直進のバランスを取る階層型マルチエキスパート学習を提案し、脚式・車輪式ロボットの実機実験で既存手法を上回る性能を示した。
原題: Learning to Navigate in a VUCA Environment: Hierarchical Multi-expert Approach ／ Wenqi Zhang, Kai Zhao, Peng Li 他
日本語で読む → - 論文ソフトアクチュエータロボティクス
折り紙に着想を得たソフトねじりアクチュエータ
シリコーン製の折り紙構造を用いた空圧式ソフトアクチュエータを開発し、435度を超える回転を実現するとともに、解析モデルと最適化を行い、把持・ロボットアーム・ヘビ型ロボットへの応用を示した。
原題: Origami-inspired soft twisting actuator ／ Diancheng Li, Dongliang Fan, Renjie Zhu 他
日本語で読む → - 論文逆運動学ロボティクス
包括的グレブナー系に基づく実数量化子除去を用いたロボット逆運動学計算の設計と実装
3自由度マニピュレータの逆運動学を、包括的グレブナー系を用いた実数量化子除去アルゴリズムで解き、パラメータの実現可能性を事前検証できる手法を設計・実装した。
原題: A Design and an Implementation of an Inverse Kinematics Computation in Robotics Using Real Quantifier Elimination based on Comprehensive Gr\"obner Systems ／ Shuto Otaki, Akira Terui, Masahiko Mikawa
日本語で読む → - 論文ロバスト性/耐故障性ロボティクス
学習ベース航法システムの耐故障性の分析と改善
学習ベースの航法システムにおけるアルゴリズム・故障モデル・データ型ごとの耐故障性を実験的に評価し、成功率2倍・飛行品質39%向上を実現する2つの効率的な故障緩和手法を提案した。
原題: Analyzing and Improving Fault Tolerance of Learning-Based Navigation Systems ／ Zishen Wan, Aqeel Anwar, Yu-Shun Hsiao 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ロボットによる食事支援における効率と快適さの両立
食事支援ロボットが食べ物を口元へ運ぶ際、効率とユーザーの快適さを両立させるヒューリスティックを組み込んだ経路計画手法(h-BiRRT)を提案し、実機実験で有効性を示した。
原題: Balancing Efficiency and Comfort in Robot-Assisted Bite Transfer ／ Suneel Belkhale, Ethan K. Gordon, Yuxiao Chen 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
NSS-VAE：生成モデルによる走行可能空間の教師なしセグメンテーション
VAEを用いてシーンを分解し、ピクセル注釈なしで走行可能空間の境界を確率的ポリラインとして学習する手法を提案。予測不確実性も推定でき、少数ラベルで全教師あり手法を上回る精度を示した。
原題: NSS-VAEs: Generative Scene Decomposition for Visual Navigable Space Construction ／ Zheng Chen, Lantao Liu
日本語で読む → - 論文軌道予測機械学習
エージェントと車線情報を統合学習するマルチモーダル軌道予測
周辺エージェントの動きと車線情報を段階的に統合し、地図に適応した将来軌道を複数予測するネットワークJAL-MTPを提案した論文。
原題: Jointly Learning Agent and Lane Information for Multimodal Trajectory Prediction ／ Jie Wang, Caili Guo, Minan Guo 他
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