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: 2020/11/1 ／ 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 →- 論文強化学習ロボティクス
明示的動作を用いない階層型強化学習によるロボット制御
メタ方策が目標状態を操作し、逆動力学モデルが実際の動作を生成する階層型強化学習フレームワークを提案。敵対的学習と情報ボトルネックで訓練を安定化し、状態のみのデモによる模倣学習も可能にした。
原題: NEARL: Non-Explicit Action Reinforcement Learning for Robotic Control ／ Nan Lin, Yuxuan Li, Yujun Zhu 他
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
アーク溶接ロボットのための点群モデルからの自動シーム抽出による経路計画
手ジェスチャで作業物の点群を取得・再構成し、ノイズ除去後に強度ベースのアルゴリズムで溶接シームを抽出して6自由度の溶接経路を自動生成するシステムを提案した。
原題: Path Planning with Automatic Seam Extraction over Point Cloud Models for Robotic Arc Welding ／ Peng Zhou, Rui Peng, Maggie Xu 他
日本語で読む → - 論文HRIロボティクス
HAVEN：HRI拡張現実研究のためのUnity製仮想ロボット環境
Unityで構築したVRシミュレーション上で仮想ロボットと対話できるHAVENを提案し、廊下ですれ違うシナリオと人間とロボットが協力して物体を回収するシナリオの2つのHRI実験設計を実装した。
原題: HAVEN: A Unity-based Virtual Robot Environment to Showcase HRI-based Augmented Reality ／ Andre Cleaver, Darren Tang, Victoria Chen 他
日本語で読む → - 論文人間エージェント協働ロボティクス
信頼構築のためのフェイスワークを組み込んだ人間とエージェントの共同意思決定
信頼に関わる社会的儀礼であるフェイスワークを意思決定エージェントの行動選択に統合し、人間と協働する手法を提案。評価用にオンライン環境で動作する模擬ロボットアームも提示した。
原題: Face-work for Human-Agent Joint Decision-Making ／ JiHyun Jeong, Guy Hoffman
日本語で読む → - 論文表現学習機械学習
表現が重要：ロボティクスにおける知覚と探索の改善
3Dブロックの持ち上げ・積み上げ・押し出しタスクで、学習済み・手設計の複数の表現をエージェント入力と補助タスクの2用途で比較し、次元数・観測性・分離性の観点から「良い表現」の性質を体系的に評価した論文。
原題: Representation Matters: Improving Perception and Exploration for Robotics ／ Markus Wulfmeier, Arunkumar Byravan, Tim Hertweck 他
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
知覚・注目・運転：安全な自動運転のための空間的注意の学習
運動計画に直接向けたスパース注意モジュールを備えたEnd-to-End自動運転ネットワークを提案し、重要な領域に集中計算することで安全性と解釈性を向上させた。
原題: Perceive, Attend, and Drive: Learning Spatial Attention for Safe Self-Driving ／ Bob Wei, Mengye Ren, Wenyuan Zeng 他
日本語で読む → - 論文強化学習AI
後知恵を用いたエピソード的自己模倣学習
軌跡選択モジュールと適応損失関数を備えたエピソード単位の自己模倣学習を提案し、連続制御の疎報酬タスクにおける強化学習を高速化した論文。
原題: Episodic Self-Imitation Learning with Hindsight ／ Tianhong Dai, Hengyan Liu, Anil Anthony Bharath
日本語で読む → - 論文PHMロボティクス
ROS向け予後・健康管理ツール
ROS対応の任意ロボットに使えるオープンソースのモデルベースPHMツールを提案し、健康監視やRUL、タスク完了確率の算出機能を示した研究。
原題: Prognostic and Health Management (PHM) tool for Robot Operating System (ROS) ／ Hakan Gencturk, Elcin Erdogan, Mustafa Karaca 他
日本語で読む → - 論文位置認識画像認識
DeepSeqSLAM：全天候経路認識のための学習型CNN+RNNによる大域記述と系列照合の統合
単眼画像系列から視覚・位置表現を同時学習するCNN+RNNを提案し、季節・天候変化下の経路認識で従来手法より高精度かつ高速に動作することを示した。
原題: DeepSeqSLAM: A Trainable CNN+RNN for Joint Global Description and Sequence-based Place Recognition ／ Marvin Chancán, Michael Milford
日本語で読む → - 論文視覚サーボ/スパイキングニューラルネットワークロボティクス
小脳の予測学習に基づく完全スパイキングニューラルシステムによる視覚制御ロボット
小脳の内部順モデルを模した完全スパイキングニューラルシステムを構築し、視覚サーボ制御においてスミス予測器として機能させることで、ロボットアームの目標到達精度向上と動作時間短縮を実現した。
原題: Vision-Based Control for Robots by a Fully Spiking Neural System Relying on Cerebellar Predictive Learning ／ Omar Zahra, David Navarro-Alarcon, Silvia Tolu
日本語で読む → - 論文能動学習ロボティクス
サンプリング手法が重要：ロボット言語獲得のための能動学習
ロボットの言語獲得タスク3種に能動学習を適用し、データ選択手法が学習効率に与える影響を分析した研究。代表性と多様性を兼ね備えたサンプリングが重要であることを示した。
原題: Sampling Approach Matters: Active Learning for Robotic Language Acquisition ／ Nisha Pillai, Edward Raff, Francis Ferraro 他
日本語で読む → - 論文脚式ロボットロボティクス
アクチュエータの機械的損失が脚式ロボットの運動方程式に与える動的影響
アクチュエータの効率がロボット全体の運動方程式にどう伝播するかを定式化し、関節摩擦により見かけの慣性が増大することや高ギア比・低効率アクチュエータが静的により大きな外部荷重を支えられることを示した。
原題: The dynamic effect of mechanical losses of actuators on the equations of motion of legged robots ／ Young-woo Sim, Joao Ramos
日本語で読む → - 論文FPGA高速化ロボティクス
異種マルチプロセッサ基盤によるイチゴ検出
イチゴ収穫ロボット向けにYOLOv3と画像処理を組み合わせ、FPGA上で実装してプロセッサ単体比で5倍高速化しつつ78.3%の精度を達成した。
原題: Strawberry Detection Using a Heterogeneous Multi-Processor Platform ／ Samuel Brandenburg, Pedro Machado, Nikesh Lama 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
混雑を考慮した群れフォーメーションの変形による衝突回避
障害物回避時に群れのフォーメーションを最適に変形・再収束させる手法を提案し、待ち時間・エネルギー消費を削減した研究。
原題: Swarm Formation Morphing for Congestion Aware Collision Avoidance ／ Jawad N. Yasin, Mohammad-Hashem Haghbayan, Muhammad Mehboob Yasin 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
CircuitBot：ロボットによる回路描画で生き残る学習
限られたエネルギーで生き残るため、ロボットがグラフェン導電インクで回路パターンを描き、ベイズ最適化で導電形状の配置を最適化して受電電力を最大化する手法を提案。
原題: CircuitBot: Learning to Survive with Robotic Circuit Drawing ／ Xianglong Tan, Weijie Lyu, Andre Rosendo
日本語で読む → - 論文ロボット知覚ロボティクス
想像力を活用したロボット知覚システム
物体モデルと物理シミュレーション・VR描画を組み合わせたシーングラフで環境を表現し、物理的に不可能な検出を排除しつつ画像レベルの予測を生成する知覚システムを提案した。
原題: Imagination-enabled Robot Perception ／ Patrick Mania, Franklin Kenghagho Kenfack, Michael Neumann 他
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
変化する環境における平面移動ロボットのロバストな自己位置推定：対応点と深度の密度に着目して
深度の有無が混在する対応点を最大限活用し、1組の3D-2D対応と1組の2D-2D対応からカメラ姿勢を推定する最小解法を提案。環境特性に応じて解法を自動選択する仕組みも導入し、テクスチャの乏しい屋内環境でのロバストな視覚自己位置推定を実現した。
原題: Robust localization for planar moving robot in changing environment: A perspective on density of correspondence and depth ／ Yanmei Jiao, Lilu Liu, Bo Fu 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
ガウス過程とロバスト制御バリア関数による異種マルチロボットのデータ駆動型適応タスク割当
環境外乱をガウス過程で学習し、ロバスト制御バリア関数と組み合わせることで、モデル誤差に強い適応的タスク割当を実現し、実機マルチロボットで有効性を示した論文。
原題: Data-Driven Adaptive Task Allocation for Heterogeneous Multi-Robot Teams Using Robust Control Barrier Functions ／ Yousef Emam, Gennaro Notomista, Paul Glotfelter 他
日本語で読む → - 論文表現学習機械学習
制御可能な物理システム表現の学習に向けて
力学系の表現が制御に適しているかを、真の状態との対応の一意性に基づく2つの指標（時間的滑らかさと相互情報量）で評価し、ペグ挿入タスクの強化学習性能を予測できることを示した論文。
原題: Towards Learning Controllable Representations of Physical Systems ／ Kevin Haninger, Raul Vicente Garcia, Joerg Krueger
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
RetinaGAN：物体認識を考慮したSim-to-Real転移手法
物体検出の一貫性を保ちながらシミュレーション画像を実画像へ変換するGANを提案し、把持・押し・ドア開けの実タスクでsim-to-real性能を向上させた。
原題: RetinaGAN: An Object-aware Approach to Sim-to-Real Transfer ／ Daniel Ho, Kanishka Rao, Zhuo Xu 他
日本語で読む → - 論文自動運転安全ロボティクス
Waymoの安全性手法と安全展開判断
Waymoが自動運転システムの安全な展開判断に用いる安全性手法とガバナンスを、ハードウェア・ADS挙動・運用の3層にわたり解説した論文。
原題: Waymo's Safety Methodologies and Safety Readiness Determinations ／ Nick Webb, Dan Smith, Christopher Ludwick 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
深層アフォーダンス先読み：将来可能な行動を通じた計画立案
将来のアフォーダンスをモデル化することで長期的な行動効果を推論し、多段階の操作タスクを学習・計画する手法を提案した論文。
原題: Deep Affordance Foresight: Planning Through What Can Be Done in the Future ／ Danfei Xu, Ajay Mandlekar, Roberto Martín-Martín 他
日本語で読む → - 論文自動運転/強化学習ロボティクス
Frenet空間における長期・短期計画のためのエンドツーエンド深層強化学習アプローチ
Frenet座標系上で状態と行動を定義し、周辺車両の時系列データをCNNで処理して連続的な時空間軌道を生成する自動運転の意思決定・経路計画手法を提案し、CARLAでの高忠実度シミュレーションで有効性を示した論文。
原題: An End-to-end Deep Reinforcement Learning Approach for the Long-term Short-term Planning on the Frenet Space ／ Majid Moghadam, Ali Alizadeh, Engin Tekin 他
日本語で読む → - 論文視覚的自己位置推定ロボティクス
合成データから新しい環境での自己位置推定を学習する手法
合成データで学習し、未知のシーンにも汎化できる視覚的自己位置推定モデルを提案。階層的相関層や不確実性の活用により、従来の学習ベース・古典的手法を上回る性能を示した。
原題: Learning to Localize in New Environments from Synthetic Training Data ／ Dominik Winkelbauer, Maximilian Denninger, Rudolph Triebel
日本語で読む → - 論文点群位置合わせ画像認識
仮想対応点を用いたエンドツーエンド3D点群位置合わせ学習
LPD-Netとself/cross-attentionで2つの点群の特徴を抽出し、ソフトポインタで仮想対応点を生成してSVDで位置合わせを解くエンドツーエンド手法を提案した論文。
原題: End-to-End 3D Point Cloud Learning for Registration Task Using Virtual Correspondences ／ Zhijian Qiao, Huanshu Wei, Zhe Liu 他
日本語で読む → - 論文飛行制御ロボティクス
障害物回避を考慮した安全重視の飛行ロボット制御
制御バリア関数とモデル予測制御を組み合わせたMPCBFを提案し、クアッドロータの障害物回避を実験で検証した論文。
原題: Obstacle avoidance-driven controller for safety-critical aerial robots ／ Johann Lange
日本語で読む → - 論文自律建設機械ロボティクス
危険環境で実世界作業を可能にする自律型掘削機システム
鉱山や建設現場など危険な環境で人間の代わりに作業できる自律型掘削機システムを開発し、安全性と生産性の向上を目指した研究。
原題: AES: Autonomous Excavator System for Real-World and Hazardous Environments ／ Jinxin Zhao, Pinxin Long, Liyang Wang 他
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
自己回帰学習を導入したバイラテラル制御ベースの模倣学習による動作生成
バイラテラル制御ベースの模倣学習に自己回帰学習を組み込み、長期的な動作生成の性能と環境変化への汎化性を向上させた研究。
原題: Motion Generation Using Bilateral Control-Based Imitation Learning with Autoregressive Learning ／ Ayumu Sasagawa, Sho Sakaino, Toshiaki Tsuji
日本語で読む → - 論文軌道計画/敵対的攻撃ロボティクス
最適化ベース軌道計画器への敵対的攻撃
環境内の敵対者が自身の状態を調整して最適化の固有構造を悪条件にし、反復最適化型の軌道計画器を失敗させたり計算時間を大幅に増やしたりできることを示した論文。
原題: Adversarial Attacks on Optimization based Planners ／ Sai Vemprala, Ashish Kapoor
日本語で読む → - 論文逆運動学ロボティクス
直動関節を含む5自由度ロボットアームの解析的逆運動学
1つの直動関節と4つの回転関節を持つ5自由度アームについて、幾何投影と可動範囲制限により逆運動学の解析解を導出し、ランダムな手先姿勢の再構成で位置誤差2cm未満・姿勢誤差4度未満を確認した。
原題: Analytical Inverse Kinematics for a 5-DoF Robotic Arm with a Prismatic Joint ／ Vighnesh Vatsal, Guy Hoffman
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