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: 2021/2/1 ／ 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 →- 論文状態推定ロボティクス
観測された状態増分を用いた射影フィルタリングと連続時間円周フィルタリングへの応用
観測された状態増分を扱えるよう射影フィルタリングを拡張し、角度の経路積分を連続時間の円周フィルタリング問題として近似的に解く手法を提案した。
原題: Projection Filtering with Observed State Increments with Applications in Continuous-Time Circular Filtering ／ Anna Kutschireiter, Luke Rast, Jan Drugowitsch
日本語で読む → - 論文オフライン強化学習機械学習
COMBO: 保守的なオフラインモデルベース方策最適化
学習したダイナミクスモデルでのロールアウトから得た分布外状態行動ペアで価値関数を正則化し、明示的な不確実性推定なしに保守的なオフライン強化学習を実現した手法。
原題: COMBO: Conservative Offline Model-Based Policy Optimization ／ Tianhe Yu, Aviral Kumar, Rafael Rafailov 他
日本語で読む → - 論文運動計画/強化学習ロボティクス
密集・動的環境におけるロボット運動計画のためのアドバンテージ付きアクター・クリティックアルゴリズム
連続行動空間での複雑な運動計画に適応させたアドバンテージ付きアクター・クリティック強化学習を提案し、密集・動的障害物環境で従来の価値ベースRLより高速かつ安定に収束し、成功率と到達時間を改善した。
原題: An advantage actor-critic algorithm for robotic motion planning in dense and dynamic scenarios ／ Chengmin Zhou, Bingding Huang, Pasi Fränti
日本語で読む → - 論文モデルベース制御ロボティクス
シンプルに保つ：単純モデルによる複雑系制御のためのデータ効率学習
画像から複雑なダイナミクスを持つ系を制御するため、単純モデル近似と視覚類似度を用いたモデル予測制御LVSPCを提案し、テザー質量とロープ操作で少ないデータで高性能を実現した。
原題: Keep it Simple: Data-efficient Learning for Controlling Complex Systems with Simple Models ／ Thomas Power, Dmitry Berenson
日本語で読む → - 論文触覚HCI
電気触覚フィードバックによるVR接触情報の強化
指と仮想物体のめり込み距離を電気触覚刺激の強度変調で提示するウェアラブルシステムを提案し、視覚フィードバックと同等の接触精度向上を実現した。
原題: Electrotactile Feedback For Enhancing Contact Information in Virtual Reality ／ Sebastian Vizcay, Panagiotis Kourtesis, Ferran Argelaguet 他
日本語で読む → - 論文シミュレーションロボティクス
低SWaP固定翼自律航空機のセンサとカメラのカスタマイズ可能な確率的・高忠実度モデル
低SWaP固定翼機に搭載されるIMU・GNSS・エアデータセンサ・カメラの誤差源と挙動を再現するカスタマイズ可能な確率モデルを提案し、オープンソースC++シミュレーションとして実装した。
原題: Customizable Stochastic High Fidelity Model of the Sensors and Camera onboard a Low SWaP Fixed Wing Autonomous Aircraft ／ Eduado Gallo
日本語で読む → - 論文模倣学習機械学習
模倣学習におけるフィードバック：共変量シフトの三つのレジーム
模倣学習の性能劣化は共変量シフトの一形態であり、シミュレータを活用することで専門家への追加問い合わせなしに緩和できることを理論的・実証的に示し、既存ベンチマークの不十分さを指摘した論文。
原題: Feedback in Imitation Learning: The Three Regimes of Covariate Shift ／ Jonathan Spencer, Sanjiban Choudhury, Arun Venkatraman 他
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
歩行者環境ナビゲーションのためのサブゴール推薦ポリシーの学習
深層強化学習で周囲エージェントとの相互作用を考慮したサブゴールを推薦し、MPCローカルプランナに長期誘導を与えることで群衆内ナビゲーション性能を向上させた研究。
原題: Where to go next: Learning a Subgoal Recommendation Policy for Navigation Among Pedestrians ／ Bruno Brito, Michael Everett, Jonathan P. How 他
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
グラフ畳み込みネットワークと条件付き模倣学習による自動運転車の交差点自律ナビゲーション
動的な交通環境をグラフ構造で表現し、グラフ畳み込みネットワークと条件付き模倣学習を組み合わせて、信号のない交差点を安全かつ効率的に通過する運転方策を学習した研究。
原題: Autonomous Navigation through intersections with Graph ConvolutionalNetworks and Conditional Imitation Learning for Self-driving Cars ／ Xiaodong Mei, Yuxiang Sun, Yuying Chen 他
日本語で読む → - 論文モデル検査cs.SE
モデル断片化による高速パラメトリックモデル検査
マルコフモデルを断片に分割して到達可能性を独立解析し、その結果を組み合わせることで、従来は扱えなかった多数パラメータを持つ複雑なシステムのパラメトリックモデル検査を高速化する手法を提案した論文。
原題: Fast Parametric Model Checking through Model Fragmentation ／ Xinwei Fang, Radu Calinescu, Simos Gerasimou 他
日本語で読む → - 論文状態推定制御
慣性データによる運動連鎖の相対運動の可観測性
回転関節でつながれた剛体セグメントに慣性センサを配置する際、相対姿勢が可観測となるための緩やかな運動条件を理論的に示し、シミュレーションで検証した論文。
原題: Observability of the relative motion from inertial data in kinematic chains ／ Manon Kok, Karsten Eckhoff, Ive Weygers 他
日本語で読む → - 論文SLAM制御
SLAMのための幾何学的非線形確率フィルタ
リー群SLAM_n(3)上で速度計測の未知バイアスとノイズを考慮した幾何学的非線形確率推定器を提案し、6自由度のロボット姿勢とランドマーク位置の同時推定を実現した。
原題: A Geometric Nonlinear Stochastic Filter for Simultaneous Localization and Mapping ／ Hashim A. Hashim
日本語で読む → - 論文姿勢制御ロボティクス
小規模人体運動データ解析におけるモデルの重要性：ヒューマノイドとヒトの姿勢制御へのニューロロボティクス応用からの示唆
外乱推定・補償（DEC）パラメトリックモデルに基づき、CNNでヒトの姿勢制御をシステム同定する手法を提案。モジュール構造を活かし同一ネットワークで異なる自由度のパラメータを同定する。
原題: The Importance of Models in Data Analysis with Small Human Movement Datasets -- Inspirations from Neurorobotics Applied to Posture Control of Humanoids and Humans ／ Vittorio Lippi, Christoph Maurer, Thomas Mergner
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
ロボットナビゲーションのための能動的モジュラー環境
ロボット側に地図表現や計画機能を持たせず、環境側に配置した計算ユニット（セル）が分散ルーティングと予約プロトコルで交通を管理し、ロボットを誘導する仕組みAFADAを提案・実証した論文。
原題: Active Modular Environment for Robot Navigation ／ Shota Kameyama, Keisuke Okumura, Yasumasa Tamura 他
日本語で読む → - 論文HRIロボティクス
人とロボットの握手：研究レビュー
社会的ロボットとの握手に関する研究を整理し、同期や視線・音声などの要因が握手の知覚に与える影響を分析したレビュー論文。
原題: Human-Robot Handshaking: A Review ／ Vignesh Prasad, Ruth Stock-Homburg, Jan Peters
日本語で読む → - 論文軌道最適化ロボティクス
DiffCo: 安全志向の軌道最適化のためのマルチクラスラベル付き自動微分可能な代理衝突検出
事前学習不要でオンザフライに衝突境界を計算できる、完全自動微分可能な非パラメトリック衝突検出モデルDiffCoを提案。軌道最適化に安定した勾配を提供し、幾何学的手法より10〜100倍高速で、動的環境にも追従できる。
原題: DiffCo: Auto-Differentiable Proxy Collision Detection with Multi-class Labels for Safety-Aware Trajectory Optimization ／ Yuheng Zhi, Nikhil Das, Michael Yip
日本語で読む → - 論文強化学習機械学習
POMDPのための記憶ベース深層強化学習
TD3にLSTMの記憶機構を組み込んだLSTM-TD3を提案し、部分観測環境での性能を検証した論文。
原題: Memory-based Deep Reinforcement Learning for POMDPs ／ Lingheng Meng, Rob Gorbet, Dana Kulić
日本語で読む → - 論文イベントカメラ/マッピングロボティクス
Hough2Map：高速鉄道マッピングのための反復型イベントベースハフ変換
イベントカメラの横方向映像から電柱などの垂直構造物をハフ変換で検出・追跡・三角測量し、鉄道沿線のランドマーク地図をリアルタイムに構築する手法を提案した。
原題: Hough2Map -- Iterative Event-based Hough Transform for High-Speed Railway Mapping ／ Florian Tschopp, Cornelius von Einem, Andrei Cramariuc 他
日本語で読む → - 論文点群位置合わせロボティクス
PHASER: ロバストで対応点不要な大域的点群位置合わせ
フーリエ解析を利用し、対応点や特徴量抽出なしでマルチモーダルな点群を大域的に位置合わせする手法を提案。回転と並進を確率分布として推定し、100ms未満で平均2cm・0.5度の精度を実現した。
原題: PHASER: a Robust and Correspondence-free Global Pointcloud Registration ／ Lukas Bernreiter, Lionel Ott, Juan Nieto 他
日本語で読む → - 論文リスク評価ロボティクス
ReSonAte: 自律システムのための実行時リスク評価フレームワーク
Bow-Tie図を拡張し、システムと環境の状態に応じた条件付き関係をモデル化することで、実行時に動的にリスクを推定するフレームワークを提案した論文。
原題: ReSonAte: A Runtime Risk Assessment Framework for Autonomous Systems ／ Charles Hartsell, Shreyas Ramakrishna, Abhishek Dubey 他
日本語で読む → - 論文3D表現学習画像認識
Points2Vec：点群からの教師なし物体レベル特徴学習
3Dスキャン空間内で物体の周囲に意味的に関連する物体が配置される構造を利用し、点群を低次元ベクトルに教師なしで埋め込む手法を提案。文脈情報の活用でクラスタリングによる意味クラス識別性能が向上することを示した。
原題: Points2Vec: Unsupervised Object-level Feature Learning from Point Clouds ／ Joël Bachmann, Kenneth Blomqvist, Julian Förster 他
日本語で読む → - 論文視覚強化学習機械学習
効率的注意機構で視覚強化学習を高解像度化する
効率的な注意アルゴリズムを強化学習に導入し、注意ボトルネック型の視覚エージェントを高解像度入力や小さなパッチ（画素単位）までスケール可能にし、汎化性能を向上させた。
原題: Unlocking Pixels for Reinforcement Learning via Implicit Attention ／ Krzysztof Marcin Choromanski, Deepali Jain, Wenhao Yu 他
日本語で読む → - 論文ニューロエボリューションcs.NE
進化的リカレントニューラルネットワークによるロボットの空間・作業記憶
ロボットシミュレータ内のラット型エージェントで、進化的アルゴリズムによりRNNの重みを獲得し、三連T迷路での空間記憶・作業記憶を再現した研究。
原題: Neuroevolution of a Recurrent Neural Network for Spatial and Working Memory in a Simulated Robotic Environment ／ Xinyun Zou, Eric O. Scott, Alexander B. Johnson 他
日本語で読む → - 論文深層学習理論ロボティクス
ロボティクス応用に向けた層別解析的深層学習フレームワーク
全結合ニューラルネットに対し、各層の収束を解析できる逆方向層別学習と、単一隠れ層ネットを積み上げる順方向漸進学習の2手法を提案し、MNISTやCIFAR-10で有効性を示した論文。
原題: An Analytic Layer-wise Deep Learning Framework with Applications to Robotics ／ Huu-Thiet Nguyen, Chien Chern Cheah, Kar-Ann Toh
日本語で読む → - 論文支援ロボティクスロボティクス
視線だけで腕と手指を動かす非侵襲型認知レベル支援ロボット
ウェアラブル視線追跡と環境の視覚情報、人間の動作文法を組み合わせ、ユーザーの目の動きだけで腕と手指を動かして物を掴んだり操作したりできる支援ロボットシステムを開発した。5分で装着・較正でき、健常者5名で初回成功率96.6%を達成した。
原題: Non-invasive Cognitive-level Human Interfacing for the Robotic Restoration of Reaching & Grasping ／ Ali Shafti, A. Aldo Faisal
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
深層強化学習とオンラインプランニングを統合した群衆内ロボットナビゲーション
群衆中のロボットナビゲーションのため、社会的注意機構でグラフ表現を抽出し、Dueling DQNで粗いQ値を推定した後、オンラインプランニングで精緻化するSG-DQNを提案。計算コストを半減しつつ高い成功率を達成した。
原題: Robot Navigation in a Crowd by Integrating Deep Reinforcement Learning and Online Planning ／ Zhiqian Zhou, Pengming Zhu, Zhiwen Zeng 他
日本語で読む → - 論文マルチタスク知覚画像認識
魚眼サラウンドビューカメラ向けマルチタスク知覚ネットワーク
自動運転車の魚眼カメラ画像から深度・自己位置・セマンティック/モーションセグメンテーション・物体検出・レンズ汚れ検出を同時に行う共有エンコーダ型マルチタスクネットワークを提案し、単一タスクより高精度なことを示した。
原題: OmniDet: Surround View Cameras based Multi-task Visual Perception Network for Autonomous Driving ／ Varun Ravi Kumar, Senthil Yogamani, Hazem Rashed 他
日本語で読む → - 論文衝突回避ロボティクス
オフセットベース曲線運動を用いた中間車両向け衝突検出・回避システム
前方・後方車両との衝突を避けるため、ホスト車両の位置オフセットに基づく曲線運動と加速制御を組み合わせた衝突検出・回避アルゴリズムを提案し、モンテカルロ解析で有効性を検証した論文。
原題: A Novel Collision Detection and Avoidance system for Midvehicle using Offset-based Curvilinear Motion ／ N. Prabhakaran, P. M. Balasubramaniam, P. Ranjith Kumar 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
冗長性を活用した公平なロバスト割り当て
マルチエージェントのタスク割り当てにおいて、冗長な割り当てを公平に行う問題を定式化し、超モジュラ性を利用した多項式時間の近似解法を提案した。
原題: Fair Robust Assignment using Redundancy ／ Matthew Malencia, Vijay Kumar, George Pappas 他
日本語で読む → - 論文慣性航法ロボティクス
慣性航法のための三叉四元数フレームワーク 第I部：剛体運動の表現と計算
位置を第2の虚部として取り込んだ三叉四元数を提案し、姿勢・速度・位置の運動学を単一の簡潔な微分方程式に統合して、関数反復積分法で高精度に計算できることを示した論文。
原題: A Trident Quaternion Framework for Inertial-based Navigation Part I: Rigid Motion Representation and Computation ／ Wei Ouyang, Yuanxin Wu
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