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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: 2021/5/1 ／ 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 →- 論文意味的SLAMロボティクス
認識論的不確かさを考慮した意味的定位・地図構築と信念空間計画
物体分類の不確かさ（分類の曖昧さ・認識論的不確かさ・位置推定誤差）をベイズ的に扱い、姿勢とクラス確率の同時信念を維持する2手法（Multi-HybridとJoint Lambda Pose）を提案し、信念空間計画に拡張した論文。
原題: Epistemic Uncertainty Aware Semantic Localization and Mapping for Inference and Belief Space Planning ／ Vladimir Tchuiev, Vadim Indelman
日本語で読む → - 論文産業ロボット/メーター読み取りロボティクス
ベクトル検出ネットワーク：実環境でのロボットによるアナログメーター読み取り応用研究
アナログメーターの指針を2次元ベクトルとして検出するVector Detection Network（VDN）を提案し、実世界画像データセットPointer-10Kで高精度・リアルタイム・頑健な読み取りを実現した。
原題: Vector Detection Network: An Application Study on Robots Reading Analog Meters in the Wild ／ Zhipeng Dong, Yi Gao, Yunhui Yan 他
日本語で読む → - 論文農業ロボティクス画像認識
プラム収穫ロボット向け物体検出データセットと深層学習アーキテクチャの性能比較
実際のプラム収穫ロボットで昼夜のデータセットを収集し、複数の深層学習物体検出器をベンチマーク。深度と画像の融合手法も検証した。
原題: Dataset and Performance Comparison of Deep Learning Architectures for Plum Detection and Robotic Harvesting ／ Jasper Brown, Salah Sukkarieh
日本語で読む → - 論文飛行ロボットHCI
空飛ぶスマートフォンPOD
スマートフォンサイズのディスプレイと計算・センシング能力を備えた飛行型スマートフォンPODのプロトタイプを開発し、技術的課題と初期成果を報告した論文。
原題: POD: A Smartphone That Flies ／ Guojun Chen, Noah Weiner, Lin Zhong
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
高リスク環境におけるロボット群の自律的状況認識
エージェントの損失が起こりうる高リスク環境で、群ロボットのミッション計画を自律的に更新する手法を提案。A*経路探索とGLMBマルチオブジェクト追跡を用いて状況変化を検知し、群に指示を再配信する。
原題: Autonomous Situational Awareness for Robotic Swarms in High-Risk Environments ／ Vincent W. Hill, Ryan W. Thomas, Jordan D. Larson
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
異種マルチロボットのための耐障害性・省エネ型タスク割当フレームワーク
異種ロボットチームが複数タスクを長時間自律実行するため、消費エネルギー最小化の最適化問題としてタスク割当をオンラインで行い、環境変化や故障にも耐える枠組みを提案・実機検証した。
原題: A Resilient and Energy-Aware Task Allocation Framework for Heterogeneous Multi-Robot Systems ／ Gennaro Notomista, Siddharth Mayya, Yousef Emam 他
日本語で読む → - 論文VIOロボティクス
構造情報を活用した点・線ビジュアル慣性オドメトリの改善
人工環境で平行な直線群を構造線として分類し、2パラメータの最小表現とサンプリング点ベースの線マッチングで点・線VIOの精度と効率を向上させた研究。
原題: Leveraging Structural Information to Improve Point Line Visual-Inertial Odometry ／ Bo Xu, Peng Wang, Yijia He 他
日本語で読む → - 論文変形物体認識画像認識
変形物体上のユーザー定義点の位置推定と追跡によるロボットマニピュレーション
変形する物体の表面に設定した任意の点を3D空間でリアルタイムに位置推定・追跡する手法を提案し、離散化変形場と非線形最適化で実現した。
原題: Localization and Tracking of User-Defined Points on Deformable Objects for Robotic Manipulation ／ Sven Dittus, Benjamin Alt, Andreas Hermann 他
日本語で読む → - 論文状態推定ロボティクス
マルチロータ向け気流慣性オドメトリによる堅牢な状態推定
低コストIMUと生物模倣の気流センサのみを用い、深層学習と風速マップ、フィルタ融合で位置センサ故障時にもドリフトを大幅に抑えるデッドレコニング手法を提案した。
原題: Airflow-Inertial Odometry for Resilient State Estimation on Multirotors ／ Andrea Tagliabue, Jonathan P. How
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
3D LiDAR自己位置推定のための重複度ベース観測モデルの学習
3D LiDARスキャン間の重複度とヨー角オフセットを予測するニューラルネット観測モデルを提案し、モンテカルロ自己位置推定に統合して都市環境での車両位置推定を高精度化した論文。
原題: Learning an Overlap-based Observation Model for 3D LiDAR Localization ／ Xieyuanli Chen, Thomas Läbe, Lorenzo Nardi 他
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
海底AUV調査の初期計画のための特徴空間探索
海底地形の特徴空間を効率的に探索するようにAUVの初期調査経路を計画する手法を提案し、RRTとMCTSに基づく情報獲得型プランナが最も有効であることを示した。
原題: Feature Space Exploration For Planning Initial Benthic AUV Surveys ／ Jackson Shields, Oscar Pizarro, Stefan B. Williams
日本語で読む → - 論文UAV/リスク評価機械学習
深層エネルギーモデルとCVaRを用いたマルチロータUAVの飛行エネルギーリスク評価
時系列畳み込みネットワークで飛行中の消費電力を予測する深層エネルギーモデルを構築し、モンテカルロシミュレーションとCVaRで離陸前にバッテリー切れリスクを評価する手法を提案した。
原題: CVaR-based Flight Energy Risk Assessment for Multirotor UAVs using a Deep Energy Model ／ Arnav Choudhry, Brady Moon, Jay Patrikar 他
日本語で読む → - 論文布操作ロボティクス
布の平滑化のための可視連結ダイナミクス学習
部分点群から布の可視連結グラフを推定し、粒子ベースのダイナミクスモデルを学習することで、シミュレーションで従来手法を大きく上回り、実機へのゼロショット転移で布の平滑化を実現した。
原題: Learning Visible Connectivity Dynamics for Cloth Smoothing ／ Xingyu Lin, Yufei Wang, Zixuan Huang 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
卓上物体の再配置に必要な実行バッファ数の最小化
卓上物体の再配置問題において、作業台外の一時置き場（バッファ）が最低いくつ必要かを依存グラフ上で解析し、NP困難性を示すとともに、100個以上の物体にスケールする効率的アルゴリズムを開発した。
原題: On Minimizing the Number of Running Buffers for Tabletop Rearrangement ／ Kai Gao, Si Wei Feng, Jingjin Yu
日本語で読む → - 論文ドローンレース/SE(3)プランニングロボティクス
Fast-Racing: 自律ドローンレースのためのSE(3)プランニングのオープンソース強力ベースライン
ドローンレース向けにSE(3)軌道生成をソフトペナルティ最適化として定式化し並列構造で高速化したプランナと、実環境を模した挑戦的なシミュレーション環境をオープンソースで提供した論文。
原題: Fast-Racing: An Open-source Strong Baseline for SE(3) Planning in Autonomous Drone Racing ／ Zhichao Han, Zhepei Wang, Neng Pan 他
日本語で読む → - 論文歩行/義足制御ロボティクス
力覚センシングを用いたモデル依存型電動義足の多様地形歩行制御
人間と義足の間および地面にかかる力をリアルタイムに計測し、安定性を理論的に保証する最適化ベースの制御で、電動義足が4種類の地形を歩行できることを示した論文。
原題: Powered Prosthesis Locomotion on Varying Terrains: Model-Dependent Control with Real-Time Force Sensing ／ Rachel Gehlhar, Je-han Yang, Aaron D. Ames
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
適応型プランナパラメータ学習
非専門家の人間とのやり取りや強化学習を用いて、環境変化に応じて古典的ナビゲーションのパラメータを動的に調整する学習フレームワークを提案した論文。
原題: APPL: Adaptive Planner Parameter Learning ／ Xuesu Xiao, Zizhao Wang, Zifan Xu 他
日本語で読む → - 論文被覆経路計画ロボティクス
散布ドローンのための被覆経路計画
散布ノズルの液滴分散を考慮した新しい被覆モデルと、対象領域に飛行を限定して衝突を避ける経路計画アルゴリズムを提案し、シミュレーションで有効性を示した論文。
原題: Coverage Path Planning for Spraying Drones ／ E. Viridiana Vazquez-Carmona, Juan Irving Vasquez, Juan Carlos Herrera Lozada 他
日本語で読む → - 論文マルチエージェント計画cs.MA
オフライン時間非依存マルチエージェント経路計画
各エージェントが他者の実行タイミングを知らない非同期環境でも互いにブロックせず目的地に到達できる経路を事前に割り当てる新問題OTIMAPPを定式化し、解法条件・計算複雑性・ソルバ・ロボット応用を示した。
原題: Offline Time-Independent Multi-Agent Path Planning ／ Keisuke Okumura, François Bonnet, Yasumasa Tamura 他
日本語で読む → - 論文HRIロボティクス
子どもとソーシャルエージェントの共創を促すゲームデザイン
ソーシャルロボットJiboと遊ぶ3つの協調ゲームを設計し、5〜10歳の子ども146名とプレイテストして、子どもの創造性を引き出すゲームメカニクスの手法を検討した論文。
原題: Designing Games for Enabling Co-creation with Social Agents ／ Safinah Ali, Nisha Devasia, Cynthia Breazeal
日本語で読む → - 論文強化学習機械学習
Q学習における報酬関数の比較：台車位置問題への応用
台車位置制御問題において3種類の報酬関数をQ学習で比較し、目標位置から一定距離内にいるときのみ報酬を与える不連続な報酬関数が最も良い結果となることを示した。
原題: A Comparison of Reward Functions in Q-Learning Applied to a Cart Position Problem ／ Amartya Mukherjee
日本語で読む → - 論文状態推定ロボティクス
行列リー群上の拡張カルマンフィルタを用いたヒューマノイドロボットの固有感覚ベース推定器DILIGENT-KIO
ヒューマノイドの浮遊基底の位置・姿勢・速度を、足の接触情報とIMU・順運動学を統合し、行列リー群上で拡張カルマンフィルタにより推定する手法を提案し、iCubで実証した。
原題: DILIGENT-KIO: A Proprioceptive Base Estimator for Humanoid Robots using Extended Kalman Filtering on Matrix Lie Groups ／ Prashanth Ramadoss, Giulio Romualdi, Stefano Dafarra 他
日本語で読む → - 論文6D姿勢推定ロボティクス
光沢物体のビンピッキング向け多視点データセットROBI
ロボットのビンピッキングで問題となる光沢物体の6D姿勢推定と多視点深度統合のための公開データセットを構築し、代表的手法の性能を評価した。
原題: ROBI: A Multi-View Dataset for Reflective Objects in Robotic Bin-Picking ／ Jun Yang, Yizhou Gao, Dong Li 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
制御バリア関数と状態射影安全を用いた二足歩行のエピソード学習
制御バリア関数と機械学習を組み合わせ、モデル不確かさを学習して二足歩行ロボットの安全な動的歩行を実現する手法を提案し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Episodic Learning for Safe Bipedal Locomotion with Control Barrier Functions and Projection-to-State Safety ／ Noel Csomay-Shanklin, Ryan K. Cosner, Min Dai 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
Q-attention：視覚ベースロボットマニピュレーションのための効率的学習
人間の視線のように注目領域を抽出するQ-attentionを核に、マニピュレーションを3段階パイプラインに分割し、少数のデモから疎報酬タスクを効率的に学習する手法を提案。
原題: Q-attention: Enabling Efficient Learning for Vision-based Robotic Manipulation ／ Stephen James, Andrew J. Davison
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
情報に基づく空間サンプリングのためのスケーラブルなマルチロボット計画
準静的空間場の効率的なデータ収集のため、限られた通信範囲で独立動作する複数ロボットの分散計画アルゴリズムを提案し、シミュレーションで有効性を示した論文。
原題: Scalable Multirobot Planning for Informed Spatial Sampling ／ Sandeep Manjanna, M. Ani Hsieh, Gregory Dudek
日本語で読む → - 論文管内ロボットロボティクス
SmartCrawler: 水道配管を無線通信しながら走行する適応型管内ロボット
車輪で管壁を押さえる機構によりサイズの異なる配管を走行でき、直進・曲がり部に対応する二段階制御と434MHz帯RFIDによる双方向無線通信を備えた管内点検ロボットを開発した。
原題: SmartCrawler: An In-pipe Robotic System with Wireless Communication in Water Distribution Systems ／ Saber Kazeminasab, Roozbeh Jafari, M. Katherine Banks
日本語で読む → - 論文物体認識ロボティクス
AirCode: ロバストな物体エンコーディング手法
キーポイントのグラフに基づく物体エンコーディング手法AirCodeを提案し、視点変化や遮蔽に頑健で物体識別と意味的再定位に優れることを示した。
原題: AirCode: A Robust Object Encoding Method ／ Kuan Xu, Chen Wang, Chao Chen 他
日本語で読む → - 論文自動運転/エンドツーエンドロボティクス
効率的で堅牢なLiDARベースのエンドツーエンドナビゲーション
スパース畳み込み最適化とハードウェア考慮設計による高速LiDARネットワークと、単一順伝播で不確実性を推定し制御予測を融合する手法を提案し、実車で車線安定走行とセンサ故障時などの堅牢性向上を実証した。
原題: Efficient and Robust LiDAR-Based End-to-End Navigation ／ Zhijian Liu, Alexander Amini, Sibo Zhu 他
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
屋内自己位置推定のための自己改善型セマンティック知覚
ロボットが配備中に継続学習と自己教師あり学習を組み合わせ、セマンティック知覚をオンラインで改善し屋内3D自己位置推定精度を向上させるシステムを提案した。
原題: Self-Improving Semantic Perception for Indoor Localisation ／ Hermann Blum, Francesco Milano, René Zurbrügg 他
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