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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: 2021/10/1 ／ 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 →- 論文マニピュレーションロボティクス
ロボットタスク最適化のための信号時相論理ロバストネス指標の検討
ロボットマニピュレーションタスクにおいて信号時相論理(STL)のロバストネス指標を評価し、STLベースのコスト関数を既製の最適化器で最適化できることをシミュレーション環境で示した研究。
原題: Study of Signal Temporal Logic Robustness Metrics for Robotic Tasks Optimization ／ Akshay Dhonthi, Philipp Schillinger, Leonel Rozo 他
日本語で読む → - 論文プランニングロボティクス
学習したゴール到達コントローラによる車両ナビゲーション向けキノダイナミックプランナの改善
障害物なしで局所ゴールへ低コストで到達する制御を強化学習でオフライン学習し、サンプリングベースのキノダイナミックプランナの拡張に組み込むことで、経路品質と計算効率を向上させた研究。
原題: Improving Kinodynamic Planners for Vehicular Navigation with Learned Goal-Reaching Controllers ／ Aravind Sivaramakrishnan, Edgar Granados, Seth Karten 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
少ない教師データで把持を学習する最尤把持サンプリング損失
画像あたりの把持ラベルが少ないデータでも学習できるよう、把持分布からの確率的サンプリングを仮定した最尤損失を提案し、従来の8倍少ないラベルで90.7%の把持成功率を達成した。
原題: Learn to Grasp with Less Supervision: A Data-Efficient Maximum Likelihood Grasp Sampling Loss ／ Xinghao Zhu, Yefan Zhou, Yongxiang Fan 他
日本語で読む → - 論文連続体ロボットロボティクス
伸縮しない2セグメント連続体ロボットの逆運動学と器用作業空間の定式化
伸縮しないセグメントを持つ2セグメント連続体ロボットの逆運動学を、1変数の非線形方程式を解くだけで解ける効率的な手法を提案し、さらに姿勢限界や特異点による器用作業空間の境界を初めて定式化した。
原題: Inverse Kinematics and Dexterous Workspace Formulation for 2-Segment Continuum Robots with Inextensible Segments ／ Yifan Wang, Zhonghao Wu, Longfei Wang 他
日本語で読む → - 論文軌道予測画像認識
THOMAS：学習型マルチエージェントサンプリングによる軌道ヒートマップ出力
複数エージェントの将来軌道をヒートマップとして推定し、学習可能な再結合モデルでモダリティ間の整合性を取る統合予測フレームワークを提案。Interactionチャレンジで1位を獲得。
原題: THOMAS: Trajectory Heatmap Output with learned Multi-Agent Sampling ／ Thomas Gilles, Stefano Sabatini, Dzmitry Tsishkou 他
日本語で読む → - 論文HRIロボティクス
ロボット開発現場における人間-ロボットインタラクションの考慮に関する探索的研究
ロボット製品の開発チーム11組(計68名)を対象に、設計・実装過程で人間要因や非言語コミュニケーション手法をどう考慮しているかを調査し、ユーザー視点やHRI工学の知識がしばしば欠けていることを明らかにした。
原題: An explorative study on how human-robot interaction is taken into account by robot developers in praxis ／ Doris Aschenbrenner, Danielle van Tol, Pak Long Cheung 他
日本語で読む → - 論文物理的人間-ロボットインタラクションロボティクス
ガウス過程を用いたモデル予測制御による柔軟なマルチモーダル物理的人間-ロボットインタラクション
協調作業の各モードごとに人間の力をガウス過程でモデル化し、ベイズ推論で意図を推定しながらモデル予測制御でロボット軌道を最適化する手法を提案。少ない教示データで柔軟なオンライン協調作業を実現した。
原題: Model Predictive Control with Gaussian Processes for Flexible Multi-Modal Physical Human Robot Interaction ／ Kevin Haninger, Christian Hegeler, Luka Peternel
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
重要度が不均一な領域を最適にカバーする経路計画
火山地域のような重要度が場所ごとに異なる領域をUAVで効率的に観測するため、総カバー面積と重要度スコアを最大化しつつ再訪を抑える経路を逐次二次計画法で最適化した研究。
原題: Path Planning for Optimal Coverage of Areas with Nonuniform Importance ／ Gregory Snyder, Sachin Shriwastav, Dylan Morrison-Fogel 他
日本語で読む → - 論文VR遠隔操作ロボティクス
WareVR：倉庫棚卸し向け自律ロボット監視のVRインターフェース
倉庫の棚卸しを自律ロボット（UGVとUAV）で行うため、デジタルツインとUAV映像を組み合わせたVR監視・遠隔操作インターフェースを開発し、ユーザー研究で有効性を評価した。
原題: WareVR: Virtual Reality Interface for Supervision of Autonomous Robotic System Aimed at Warehouse Stocktaking ／ Ivan Kalinov, Daria Trinitatova, Dzmitry Tsetserukou
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ロボットマニピュレータのデュアルモード同期予測制御
関節空間の誤差とタスク空間の輪郭誤差の関係を構築し、同期誤差と追従誤差を統合したデュアルモード同期予測制御を提案して軌道追従時の輪郭誤差を低減した。
原題: Dual-Mode Synchronization Predictive Control of Robotic Manipulator ／ Zhu Dachang, Cui Aodong, Du Baolin 他
日本語で読む → - 論文位置認識画像認識
教師なし対照学習によるレーダー位置認識
移動体が収集したレーダー画像列の時間的連続性をデータ拡張に活用し、教師なし対照学習で位置認識用の埋め込み表現を学習。都市レーダーデータセットで従来手法を上回る精度を達成した。
原題: Contrastive Learning for Unsupervised Radar Place Recognition ／ Matthew Gadd, Daniele De Martini, Paul Newman
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
後知恵経験再生とSHAP説明を用いたロボットによるレバー操作
深層強化学習（DDPGとHER）でレバー操作方策を学習し、PyBullet→Gazebo→実機へと段階的に転送。SHAPで方策の判断を説明し、状態間の相関がSHAP値の精度に与える影響も検討した。
原題: Robotic Lever Manipulation using Hindsight Experience Replay and Shapley Additive Explanations ／ Sindre Benjamin Remman, Anastasios M. Lekkas
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
インフラセンシングを用いた移動ロボットの集合論的自己位置推定
センサと運動モデルのノイズ上限を仮定し、ロボットの位置・姿勢を集合で過大評価する集合論的自己位置推定法を提案し、自動駐車や全方位ロボット実験でFastSLAMより頑健なことを示した。
原題: Set-theoretic Localization for Mobile Robots with Infrastructure-based Sensing ／ Xiao Li, Yutong Li, Nan Li 他
日本語で読む → - 論文異常検知ロボティクス
自動運転のためのマルチエージェント軌道における異常検知
動的な数のエージェントの複数軌道を同時に学習する時空間グラフオートエンコーダを提案し、学習した軌道特徴の密度推定により低密度領域で異常を検知する。運転シミュレータによる正常・異常操作のデータセットも公開した。
原題: Anomaly Detection in Multi-Agent Trajectories for Automated Driving ／ Julian Wiederer, Arij Bouazizi, Marco Troina 他
日本語で読む → - 論文組立/挿入・強化学習ロボティクス
離散連続ハイブリッド行動空間による挿入プリミティブの学習：ロボット組立タスクへの応用
挿入プリミティブを離散的なプリミティブ種別と連続パラメータのハイブリッド行動として定式化し、過大評価を抑えるTwin-Smoothed MP-DQNで学習する手法を提案。実機・シミュレーションで高い成功率とsim2real転移を示した。
原題: Learning Insertion Primitives with Discrete-Continuous Hybrid Action Space for Robotic Assembly Tasks ／ Xiang Zhang, Shiyu Jin, Changhao Wang 他
日本語で読む → - 論文ヒューマノイドロボティクス
Starkit: RoboCupヒューマノイドKidSize 2021世界王者チームの論文
RoboCup 2019シドニーから2021世界大会までの間に開発された、視覚・検出・自己位置推定、機械的・アルゴリズム的新規性、および仮想開催に対応したシミュレーション機能の概要と性能評価をまとめたチーム論文。
原題: Starkit: RoboCup Humanoid KidSize 2021 Worldwide Champion Team Paper ／ Egor Davydenko, Ivan Khokhlov, Vladimir Litvinenko 他
日本語で読む → - 論文安全強化学習制御
ロバスト制御バリア関数を用いた安全な強化学習
モデルベース強化学習に微分可能なロバスト制御バリア関数レイヤーを組み込み、報酬駆動タスクを安全制約と独立にモジュール学習することで、学習中の安全性と探索誘導を両立させた論文。
原題: Safe Reinforcement Learning Using Robust Control Barrier Functions ／ Yousef Emam, Gennaro Notomista, Paul Glotfelter 他
日本語で読む → - 論文強化学習機械学習
記憶ベース連続制御のためのリカレントオフポリシー強化学習ベースライン
部分観測環境での連続制御に向け、DDPG・TD3・SACのリカレント版(RDPG・RTD3・RSAC)を実装・比較し、RSACが最も安定して高性能を示すことを明らかにした。
原題: Recurrent Off-policy Baselines for Memory-based Continuous Control ／ Zhihan Yang, Hai Nguyen
日本語で読む → - 論文ビジュアルオドメトリ画像認識
CNNエッジ検出とShi-Tomasiコーナー最適化に基づくロバストなエッジ直接法ビジュアルオドメトリ
CNNによるエッジ検出とShi-Tomasiコーナー最適化を組み合わせ、ピラミッド画像とLM法で姿勢推定するロバストな直接法ビジュアルオドメトリを提案し、TUMベンチマークで精度とロバスト性の向上を示した。
原題: Robust Edge-Direct Visual Odometry based on CNN edge detection and Shi-Tomasi corner optimization ／ Kengdong Lu, Jintao Cheng, Yubin Zhou 他
日本語で読む → - 論文意味地図構築ロボティクス
フロンティア探索中の意味地図構築に向けた効率的なプレート発見
YOLOv2とセグメンテーションでドアプレートを検出・位置推定し、探索を中断して確認するアルゴリズムにより、人手なしで部屋の意味情報を地図に付与する手法を提案した。
原題: Efficient Placard Discovery for Semantic Mapping During Frontier Exploration ／ David Balaban, Harshavardhan Jagannathan, Henry Liu 他
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
サンプリングベース運動計画アルゴリズムのテスト環境
サンプラーとプランナーを分離し、異なるサンプリングベース運動計画アルゴリズムを素早く入れ替えて検証できるフレームワークを提案した。
原題: sbp-env: Sampling-based Motion Planners' Testing Environment ／ Tin Lai
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ピックアンドプレースを超えて：多様な形状の物体のロボット積み重ねへの挑戦
複雑な形状の物体をロボットで積み重ねる課題に対し、強化学習と視覚ベースの対話型方策蒸留、sim2real転移を組み合わせた手法を提案し、実世界で多様な積み重ねスキルを実現した。
原題: Beyond Pick-and-Place: Tackling Robotic Stacking of Diverse Shapes ／ Alex X. Lee, Coline Devin, Yuxiang Zhou 他
日本語で読む → - 論文物体検索ロボティクス
失くし物はどこ？―物体の時空間インスタンスを集約する長期検索手法
移動カメラ映像から物体の時空間情報を階層的に学習・集約し、属性や空間関係・時間帯で高速に物体を検索できるD3Aを提案した論文。
原題: Where were my keys? -- Aggregating Spatial-Temporal Instances of Objects for Efficient Retrieval over Long Periods of Time ／ Ifrah Idrees, Zahid Hasan, Steven P. Reiss 他
日本語で読む → - 論文LiDAR自己位置推定画像認識
CoFi: 効率的な長期利用可能な点群地図におけるLiDAR自己位置推定のための粗から細へのICP
複数のボクセル解像度で点群をダウンサンプリングし、粗い点群から細かい点群へと段階的に位置合わせを精緻化するCoarse-to-Fine ICPを提案し、LiDAR自己位置推定の精度を向上させた。
原題: CoFi: Coarse-to-Fine ICP for LiDAR Localization in an Efficient Long-lasting Point Cloud Map ／ Yecheng Lyu, Xinming Huang, Ziming Zhang
日本語で読む → - 論文自動運転/強化学習ロボティクス
模倣学習と強化学習を組み合わせた自動運転レーシング
模倣学習と強化学習を組み合わせたハイブリッド構成で自動運転車のレース用制御方針を20時間未満で学習し、人間の最速ラップより0.96秒速い走行を実現した。
原題: Autonomous Racing using a Hybrid Imitation-Reinforcement Learning Architecture ／ Chinmay Vilas Samak, Tanmay Vilas Samak, Sivanathan Kandhasamy
日本語で読む → - 論文運転行動認識ロボティクス
区間タイプ2ファジィ推論と複数専門家意思決定による運転スタイル認識
車両の縦横運動パラメータを入力とし、区間タイプ2ファジィ推論と複数専門家の合意形成で運転者を穏やか・中庸・攻撃的に分類する手法を提案し、クラスタリングやタイプ1ファジィと比較評価した。
原題: Driving Style Recognition Using Interval Type-2 Fuzzy Inference System and Multiple Experts Decision Making ／ Iago Pachêco Gomes, Denis Fernando Wolf
日本語で読む → - 論文形状推定ロボティクス
接触情報で物体形状を補正する制約付き潜在形状投影
RGBDから形状事前分布を作り、ロボットの接触観測と整合するよう形状を補正するCLASPを提案し、予測精度の向上を示した。
原題: CLASP: Constrained Latent Shape Projection for Refining Object Shape from Robot Contact ／ Brad Saund, Dmitry Berenson
日本語で読む → - 論文状況認識ロボティクス
SLAMから状況認識へ：課題とサーベイ
移動ロボットの自律性に不可欠な「状況認識」を構成する要素を定義し、関連するロボティクス研究を分野横断的に整理したサーベイ。
原題: From SLAM to Situational Awareness: Challenges and Survey ／ Hriday Bavle, Jose Luis Sanchez-Lopez, Claudio Cimarelli 他
日本語で読む → - 論文マルチターゲット追跡cs.IT
変分ベイズ型マルチ仮説追跡
各目標に対する計測数が任意の状況で使えるマルチターゲット追跡アルゴリズムVPMHTを提案し、従来のPMHTよりトラックロスに強く同等以上の精度を数値実験で示した。
原題: Variational Probabilistic Multi-Hypothesis Tracking ／ Shuoyuan Xu, Hyo-Sang Shin, Antonios Tsourdos
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
平面上をスピン回転しながら転がる球の運動計画
平面上の直線経路を転がる球について、ダルブー枠の運動学に基づく仮想曲面で制御入力を生成し、反復アルゴリズムで目標姿勢へ収束させる幾何学的運動計画法を提案した。
原題: Motion Planning of a Spin-Rolling Sphere on a Plane ／ Seyed Amir Tafrishi, Mikhail Svinin, Motoji Yamamoto 他
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