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: 2021/4/1 ／ 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 →- 論文適応制御制御
最適フィードバック方策の適応的変種
不確かな非線形システムに対し、最適フィードバック方策とオンライン学習を安定に組み合わせる制御理論の枠組みを提案し、学習率のオンライン調整で安定性を保ちつつsim-to-realや転移学習に応用可能であることを示した。
原題: Adaptive Variants of Optimal Feedback Policies ／ Brett T. Lopez, Jean-Jacques E. Slotine
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
ドローン群における重心ベース点集合位置合わせを用いたセル形成維持と衝突回避
セルオートマトンで障害物を避ける編隊を生成し、温度関数低減法による点集合位置合わせで衝突回避後の編隊を重心ずれ最小で復元する、低エネルギーなドローン群制御手法を提案した。
原題: Cellular Formation Maintenance and Collision Avoidance Using Centroid-Based Point Set Registration in a Swarm of Drones ／ Jawad N. Yasin, Huma Mahboob, Mohammad-Hashem Haghbayan 他
日本語で読む → - 論文SLAM/地図統合画像認識
低メモリフットプリントでStructure from Motion地図を汎用的に統合する手法
個別に最適化済みのSfM地図を低メモリ表現に圧縮し、統合順序や座標系に依存せず複数地図を頑健に統合する手法を提案。ループ閉じ込めやシーン変化検出も可能で、スマホやドローン実データで検証した。
原題: Generic Merging of Structure from Motion Maps with a Low Memory Footprint ／ Gabrielle Flood, David Gillsjö, Patrik Persson 他
日本語で読む → - 論文マルチエージェント計画ロボティクス
MS*: 複数エージェントの同時目標順序付けと経路探索のための新たな厳密アルゴリズム
MAPFとmTSPの最新解法を融合し、複数エージェントへの目標割当・順序付けと衝突のない経路を同時に最適化するMS*を提案。20エージェント・50目標の問題をノートPCで1分以内に解けることを示した。
原題: MS*: A New Exact Algorithm for Multi-agent Simultaneous Multi-goal Sequencing and Path Finding ／ Zhongqiang Ren, Sivakumar Rathinam, Howie Choset
日本語で読む → - 論文制御/GPロボティクス
1分のデータで不安定系を制御：予測制御におけるガウス過程の微分可能性の活用
ガウス過程の微分可能性を利用して状態依存の線形化モデルを作り、モデル予測制御と組み合わせることで、1分のデータだけでセグウェイのような不安定系を頑健に制御できることを示した論文。
原題: Learning to Control an Unstable System with One Minute of Data: Leveraging Gaussian Process Differentiation in Predictive Control ／ Ivan D. Jimenez Rodriguez, Ugo Rosolia, Aaron D. Ames 他
日本語で読む → - 論文運動予測画像認識
FloMo: 正規化フローによる扱いやすい運動予測
ノイズ分布と将来運動分布の間の正規化フローとして運動予測を密度推定問題としてモデル化し、1回の順伝播で尤度計算を可能にした手法FloMoを提案。3つのデータセットで最先端性能を達成。
原題: FloMo: Tractable Motion Prediction with Normalizing Flows ／ Christoph Schöller, Alois Knoll
日本語で読む → - 論文SLAMロボティクス
低コストFPGA上で動作する汎用LiDAR SLAMアクセラレータ
リソース制約のあるFPGA向けに、スキャンマッチングを専用コアで高速化する低消費電力・高効率な2D LiDAR SLAMアクセラレータを提案し、複数のSLAM手法に組み込んで評価した。
原題: A Universal LiDAR SLAM Accelerator System on Low-cost FPGA ／ Keisuke Sugiura, Hiroki Matsutani
日本語で読む → - 論文セキュリティロボティクス
ロボティクスにおけるサイバーセキュリティ：課題・定量的モデリング・実践
ロボットの設計初期段階からセキュリティを組み込むため、ロボット向け脆弱性スコアリングやゲーム理論による定量的なセキュリティ管理・設計手法を解説した書籍。
原題: Cybersecurity in Robotics: Challenges, Quantitative Modeling, and Practice ／ Quanyan Zhu, Stefan Rass, Bernhard Dieber 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
動的物体操作のための接触陰的軌道最適化
接触を陰的に扱う最適化で剛体システムの最適軌道を計算し、6自由度ロボットによる動的物体操作タスクで実機検証した論文。
原題: Contact-Implicit Trajectory Optimization for Dynamic Object Manipulation ／ Jean-Pierre Sleiman, Jan Carius, Ruben Grandia 他
日本語で読む → - 論文マルチロボット計画ロボティクス
確率的ハザード動態下での安全計画のためのマルチロボットタスク割当
不確実な動的環境でのマルチロボット安全計画を、単一エージェント制御とタスク割当の2段階に分解し、確率的到達可能性の近似と貪欲/分散オークション法でスケーラブルに解く手法を提案。
原題: Multi-robot task allocation for safe planning against stochastic hazard dynamics ／ Daniel Tihanyi, Yimeng Lu, Orcun Karaca 他
日本語で読む → - 論文マルチロボット経路計画ロボティクス
MT*: 時相論理仕様を満たすマルチロボット経路計画
LTLで与えられた複雑なミッションを複数ロボットで達成する経路計画を高速化するMT*を提案。積グラフを縮約し仕様をロボット間で分割して個別に軌道生成することで、計算時間を大幅に削減しロボット数や作業空間規模へのスケーラビリティを向上させた。
原題: MT* : Multi-Robot Path Planning for Temporal Logic Specifications ／ Dhaval Gujarathi, Indranil Saha
日本語で読む → - 論文状態推定ロボティクス
擬スペクトルパラメータ化による連続時間の状態・ダイナミクス推定
チェビシェフ多項式基底と擬スペクトル最適制御の考え方をファクターグラフに組み込み、ロボットの連続時間軌道とダイナミクスを効率的に推定する手法を提案し、マルチロータ機の飛行ダイナミクス推定で有効性を示した。
原題: Continuous-time State & Dynamics Estimation using a Pseudo-Spectral Parameterization ／ Varun Agrawal, Frank Dellaert
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
手の動きによるパーソナライズされた人間-群ロボットインタラクション
短いキャリブレーションで各ユーザーの手の動きから個人専用の身体-機械インターフェースを機械学習で構築し、ドローン群を直感的に遠隔操作できるようにした研究。
原題: Personalized Human-Swarm Interaction through Hand Motion ／ Matteo Macchini, Ludovic De Matteïs, Fabrizio Schiano 他
日本語で読む → - 論文コデザインロボティクス
動的脚式ロボットのための汎用コデザインフレームワーク
二段階最適化を用いて、脚式ロボットの形態・質量分布・アクチュエータを動力学や摩擦制約を考慮しつつ動作と同時に設計する手法を提案し、跳躍・トロット動作で省エネな四脚ロボットを設計できることを示した。
原題: A Versatile Co-Design Approach For Dynamic Legged Robots ／ Traiko Dinev, Carlos Mastalli, Vladimir Ivan 他
日本語で読む → - 論文強化学習/ナビゲーション機械学習
単眼カメラと深層強化学習による移動ロボットの障害物回避
単眼カメラ画像から直接制御指令を生成するend-to-end深層強化学習で障害物回避を実現し、離散行動空間の優位性とGANによる深度推定の併用で学習加速・頑健性向上を示した。
原題: Vision-Based Mobile Robotics Obstacle Avoidance With Deep Reinforcement Learning ／ Patrick Wenzel, Torsten Schön, Laura Leal-Taixé 他
日本語で読む → - 論文飛行制御ロボティクス
不確実な風条件下でのメタ学習に基づくロバスト適応飛行制御
深層ニューラルネットの出力を基底関数として適応制御に組み込み、メタ学習で風条件の変化に素早く適応する飛行制御手法を提案し、風洞実験で追従・予測誤差の改善を示した。
原題: Meta-Learning-Based Robust Adaptive Flight Control Under Uncertain Wind Conditions ／ Michael O'Connell, Guanya Shi, Xichen Shi 他
日本語で読む → - 論文変形物体操作ロボティクス
剛体と変形物体の相互作用に対するグラフベースのタスク特化型予測モデル
剛体と変形可能な袋の相互作用を含む操作タスクのシミュレーション環境とデータセットを構築し、グラフニューラルネットワークによる物体中心表現と2段階・混合ホライズン予測モデルを提案した。
原題: Graph-based Task-specific Prediction Models for Interactions between Deformable and Rigid Objects ／ Zehang Weng, Fabian Paus, Anastasiia Varava 他
日本語で読む → - 論文VIOロボティクス
視覚慣性システムのためのIMU初期化問題の解析解
視覚と慣性の融合に必要な加速度バイアス・重力方向・スケールを最尤推定の枠組みで解析的に解く手法を提案し、反復最適化なしで高精度かつ低計算コストを実現した。
原題: An Analytical Solution to the IMU Initialization Problem for Visual-Inertial Systems ／ David Zuñiga-Noël, Francisco-Angel Moreno, Javier Gonzalez-Jimenez
日本語で読む → - 論文マイクロマニピュレーションロボティクス
光電子ピンセット駆動マイクロロボットの同期自律制御による物体収集
光誘起誘電泳動で動く複数のマイクロロボットを自動で目標設定・経路計画し、シリカ微小球の同時収集・輸送・配置を実現した研究。
原題: Autonomous object harvesting using synchronized optoelectronic microrobots ／ Christopher Bendkowski, Laurent Mennillo, Tao Xu 他
日本語で読む → - 論文sim2real画像認識
違いを見分ける：Sim2Real微小欠陥セグメンテーションネットワーク
文脈に依存せず2枚の画像間の微小な欠陥を識別するネットワークSSDSを提案し、位相相関の姿勢感度を利用した検出層と外れ値マスキングで、安価なシミュレーションのみで訓練して実世界の微小欠陥を検出できることを示した。
原題: Learn to Differ: Sim2Real Small Defection Segmentation Network ／ Zexi Chen, Zheyuan Huang, Yunkai Wang 他
日本語で読む → - 論文遠隔医療/介護ロボティクスHCI
OpenTera：介護施設におけるCOVID-19課題へのロボットソリューション迅速プロトタイピングのためのマイクロサービスアーキテクチャ
遠隔医療・介護向けのオープンソース基盤OpenTeraを提案し、マイクロサービス構成でロボットソリューションの試作を容易にする仕組みと応用例を示した論文。
原題: OpenTera: A Microservice Architecture Solution for Rapid Prototyping of Robotic Solutions to COVID-19 Challenges in Care Facilities ／ Adina M. Panchea, Dominic Létourneau, Simon Brière 他
日本語で読む → - 論文Visual SLAMロボティクス
点と線の特徴を用いた単眼Visual SLAMにおける退化の回避
点特徴と線特徴を併用する単眼Visual SLAMで生じる退化問題を、退化線の識別法と新たな構造制約で解決し、EuRoCデータセットで精度向上を示した論文。
原題: Avoiding Degeneracy for Monocular Visual SLAM with Point and Line Features ／ Hyunjun Lim, Yeeun Kim, Kwangik Jung 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
潜在空間ロードマップによる物体操作のための視覚的行動計画
画像から低次元潜在空間に状態を写像し、その空間内でグラフ構造のロードマップを構築して変形物体を含む複雑な操作タスクの行動計画を可能にするフレームワークを提案した。
原題: Enabling Visual Action Planning for Object Manipulation through Latent Space Roadmap ／ Martina Lippi, Petra Poklukar, Michael C. Welle 他
日本語で読む → - 論文RGB-D認識画像認識
カメラ間ドメインシフトに頑健なRGB-Dシーン認識
RGB-Dシーン認識データセットに潜むカメラ由来のドメインシフト問題を指摘し、モダリティ間の自己教師付き変換を活用した適応型シーン認識手法を提案・評価した論文。
原題: Multi-Modal RGB-D Scene Recognition Across Domains ／ Andrea Ferreri, Silvia Bucci, Tatiana Tommasi
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
GNSS非依存のUAV地理的自己位置推定：機上カメラ画像と正射写真の視覚マッチング
下向きカメラを不要にし、任意方向のカメラ画像を正射変換して正射地図と照合するモンテカルロ位置推定法を提案し、GNSSなしでUAVの大域的な自己位置推定を実現した。
原題: GNSS-denied geolocalization of UAVs by visual matching of onboard camera images with orthophotos ／ Jouko Kinnari, Francesco Verdoja, Ville Kyrki
日本語で読む → - 論文環境認識ロボティクス
完全な物体モデルによる拡張環境表現
屋内環境を3Dメトリック・セマンティック層、2D占有層、物体インスタンス層の多層表現として生成し、既知物体を形状マッチングで近似モデルに置き換えるパイプラインを提案した。
原題: Augmented Environment Representations with Complete Object Models ／ Krishnananda Prabhu Sivananda, Francesco Verdoja, Ville Kyrki
日本語で読む → - 論文ビジュアルトラッキング画像認識
遅延を考慮した予測型ビジュアルトラッキングの新ベンチマークと基線手法
実環境での処理遅延を考慮したビジュアルトラッキング評価ベンチマークを構築し、遅延を補償する予測型トラッキング基線手法を提案した論文。
原題: Predictive Visual Tracking: A New Benchmark and Baseline Approach ／ Bowen Li, Yiming Li, Junjie Ye 他
日本語で読む → - 論文動画予測画像認識
大規模動画予測のための貪欲階層型変分オートエンコーダ
階層型オートエンコーダの各層を貪欲に学習させることで、GPUメモリ制約と最適化困難を同時に解決し、大規模多様データでの動画予測性能と実ロボットタスク成功率を向上させた研究。
原題: Greedy Hierarchical Variational Autoencoders for Large-Scale Video Prediction ／ Bohan Wu, Suraj Nair, Roberto Martin-Martin 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
ロボット支援キーホール内視鏡手術における力覚センシングの系統的調査
ロボット支援手術で失われがちな器具と組織の接触力を、センサ技術と推定アルゴリズムで復元する研究を2011〜2020年の110論文についてPRISMAに沿って整理したレビュー。
原題: Force Sensing in Robot-assisted Keyhole Endoscopy: A Systematic Survey ／ A. H. Hadi Hosseinabadi, S. E. Salcudean
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
人間らしい手のリーチング動作を学習するヒューマンロボット握手
人間同士の第三者視点のインタラクションデータのみから、ヒューマノイドロボットが握手のために手を伸ばす動作を学習する枠組みを提案し、形状や制御限界の異なる2体のロボットで有効性を示した。
原題: Learning Human-like Hand Reaching for Human-Robot Handshaking ／ Vignesh Prasad, Ruth Stock-Homburg, Jan Peters
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