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: 2020/10/1 ／ 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HRI/XAIロボティクス
内在的・外在的説明性の統合：ヒューマンロボットインタラクションにおけるニューラルネットワーク理解の重要性
ヒューマノイドロボットにXAIを適用する際の課題を整理し、ロボット自身による内在的説明と環境からの外在的説明の相互作用で効率的な行動を実現するオープンソースロボットNICOを紹介する位置づけ論文。
原題: Integrating Intrinsic and Extrinsic Explainability: The Relevance of Understanding Neural Networks for Human-Robot Interaction ／ Tom Weber, Stefan Wermter
日本語で読む → - 論文運動計画ロボティクス
静的・動的・変形障害物環境における区分線形運動計画
モーメント最適化を用いて、静的・移動・変形する障害物がある環境で最短の区分線形経路を計画する手法を提案し、時間離散化なしで連続時間制約を扱える反復プランナを構築した。
原題: Piecewise-Linear Motion Planning amidst Static, Moving, or Morphing Obstacles ／ Bachir El Khadir, Jean Bernard Lasserre, Vikas Sindhwani
日本語で読む → - 論文変形物体マニピュレーションロボティクス
1時間の実機経験だけで任意の目標に合わせた布畳みを学習
自己教師ありの実機ロボット経験わずか1時間で、シミュレーションや人間の教示なしに、目標画像を与えるだけで任意の布畳み動作を学習する手法を提案した。
原題: Learning Arbitrary-Goal Fabric Folding with One Hour of Real Robot Experience ／ Robert Lee, Daniel Ward, Akansel Cosgun 他
日本語で読む → - 論文モデルベースRLロボティクス
ベイズ適応型深層モデルベース方策最適化
モデルの不確実性をベイズニューラルネットで捉え、BAMDPとして定式化したモデルベース強化学習手法を提案し、履歴ベースの方策ネットワークを再帰的TRPOで学習することでサンプル効率と性能を向上させた。
原題: Bayes-Adaptive Deep Model-Based Policy Optimisation ／ Tai Hoang, Ngo Anh Vien
日本語で読む → - 論文深層強化学習画像認識
混合畳み込みネットワークによる深層強化学習
CarRacing-v0を模倣学習で走行させるため、画像とセンサ情報を組み合わせた混合CNNモデルを構築し、AlexNetやVGG16より高い性能を達成した。
原題: Deep Reinforcement Learning with Mixed Convolutional Network ／ Yanyu Zhang
日本語で読む → - 論文ベイズ最適化ロボティクス
クラッシュ制約下でのロボット学習
失敗時にデータが得られない「クラッシュ制約」問題に対し、離散的な成否と連続観測を組み合わせたGPモデル(GPCR)と制約付きベイズ最適化で実機四足ロボットの跳躍制御を学習した研究。
原題: Robot Learning with Crash Constraints ／ Alonso Marco, Dominik Baumann, Majid Khadiv 他
日本語で読む → - 論文ダイナミクス学習ロボティクス
行動条件付きリカレントカルマンネットワークによる順・逆ダイナミクス学習
リカレントカルマンネットワークに制御行動を条件付けする2つのアーキテクチャを提案し、油圧・人工筋肉駆動ロボットなどの順・逆ダイナミクスを高精度かつ不確実性付きで学習できることを示した論文。
原題: Action-Conditional Recurrent Kalman Networks For Forward and Inverse Dynamics Learning ／ Vaisakh Shaj, Philipp Becker, Dieter Buchler 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションAI
Answer Set Programmingを用いた双腕ロボットによる関節物体の操作
ASPで関節物体の状態表現と整合性検査、操作行動列の生成を行い、Baxter双腕ロボットで検証した。拡張シナリオでは自動計画のマクロ行動を活用し、より現実的な設定での有効性を示した。
原題: Manipulation of Articulated Objects using Dual-arm Robots via Answer Set Programming ／ Riccardo Bertolucci, Alessio Capitanelli, Carmine Dodaro 他
日本語で読む → - 論文軌道生成ロボティクス
スプライン細分割に基づく堅牢かつ漸近局所最適なUAV軌道生成
スプライン細分割を用いて、衝突回避と駆動制約を満たしつつ漸近的に局所最適なUAV軌道を生成する最適化手法を提案した。
原題: Robust & Asymptotically Locally Optimal UAV-Trajectory Generation Based on Spline Subdivision ／ Ruiqi Ni, Teseo Schneider, Daniele Panozzo 他
日本語で読む → - 論文sim2real機械学習
視覚ナビゲーションのための教師なしドメイン適応
シミュレーションで学習した視覚ナビゲーション方策を実世界に転移するため、ナビゲーション方策の表現と整合するよう目標ドメイン画像を源ドメインへ変換する教師なしドメイン適応手法を提案した。
原題: Unsupervised Domain Adaptation for Visual Navigation ／ Shangda Li, Devendra Singh Chaplot, Yao-Hung Hubert Tsai 他
日本語で読む → - 論文自動運転データセットeess.SP
フォード高速道路走行RTKデータセット：北米高速道路3万kmの記録
北米の高速道路を約3万km走行して収集した、車載GNSSと高精度RTK/INSによる正解データを含む公開データセットを構築した。
原題: Ford Highway Driving RTK Dataset: 30,000 km of North American Highways ／ Sarah E. Houts, Nahid Pervez, Umair Ibrahim 他
日本語で読む → - 論文物体認識画像認識
位相的永続特徴を用いた屋内環境における視覚的物体認識
物体形状の位相的永続特徴（スパース永続イメージと振幅）を抽出し、全結合ネットワークで屋内物体認識を行う手法を提案。未知環境での認識性能がResNetやEfficientNet、Faster R-CNN系を上回ることを示した。
原題: Visual Object Recognition in Indoor Environments Using Topologically Persistent Features ／ Ekta U. Samani, Xingjian Yang, Ashis G. Banerjee
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
負の障害物を越えるための仮想面と姿勢を考慮した計画・行動
地形の傾斜・可視性・機体姿勢を考慮し、マッピング・計画・反応行動を統合して未観測領域や段差・張り出し・狭路などの負の障害物を回避する自律ナビゲーションシステムを提案し、DARPA地下トンネルチャレンジで実証した。
原題: Virtual Surfaces and Attitude Aware Planning and Behaviours for Negative Obstacle Navigation ／ Thomas Hines, Kazys Stepanas, Fletcher Talbot 他
日本語で読む → - 論文自動運転/模倣学習ロボティクス
連続意図から連続軌道へ：階層型運転モデルの模倣学習
GPS・カメラ・LiDARから連続的な意図を表すポテンシャルマップを生成し、それを条件に連続関数近似ネットワークで滑らかな運転軌道を出力する階層型運転モデルを提案した。
原題: Imitation Learning of Hierarchical Driving Model: from Continuous Intention to Continuous Trajectory ／ Yunkai Wang, Dongkun Zhang, Jingke Wang 他
日本語で読む → - 論文飛行ロボティクスロボティクス
SQUEEZE：狭所をすり抜けるバネ付き可変形状クアッドロータの設計と制御
各アームの関節にトーションバネを備え、外力で受動的に形状変形できるクアッドロータを設計し、適応制御とアドミタンス制御で狭い隙間や通路の飛行を実現した。
原題: Design and Control of SQUEEZE: A Spring-augmented QUadrotor for intEractions with the Environment to squeeZE-and-fly ／ Karishma Patnaik, Shatadal Mishra, Seyed Mostafa Rezayat Sorkhabadi 他
日本語で読む → - 論文ジェスチャー生成ロボティクス
ロボットのジェスチャー生成手法を定量的に比較評価する
2つのGANベースのジェスチャー生成手法を、忠実性と独自性の観点から定量的に比較する手法を提案し、新たなFréchet Gesture Distanceを含む3つの統計手法で評価した。
原題: Quantitative analysis of robot gesticulation behavior ／ Unai Zabala, Igor Rodriguez, José María Martínez-Otzeta 他
日本語で読む → - 論文安全強化学習AI
ロバスト交叉エントロピー法による制約付きモデルベース強化学習
モデル予測制御とニューラルネットワークアンサンブルで不確実性を見積もり、制約違反を抑えながら効率的に学習する安全強化学習手法を提案した。
原題: Constrained Model-based Reinforcement Learning with Robust Cross-Entropy Method ／ Zuxin Liu, Hongyi Zhou, Baiming Chen 他
日本語で読む → - 論文自動運転ロボティクス
KIT19dの自動運転レーシングソフトウェアスタック
Formula Student Driverless向けに開発された自律走行レースカーの知覚・自己位置推定・地図構築・経路計画・制御を含むソフトウェアスタックを公開し、開発手法やシステム構成、競技結果を報告した論文。
原題: The Autonomous Racing Software Stack of the KIT19d ／ Sherif Nekkah, Josua Janus, Mario Boxheimer 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
入力飽和と位置計測のみに対応したロボットアームの軌道追従制御
速度計測やオブザーバなしで、入力飽和を自然に扱えるパッシブ性ベースの軌道追従制御を提案し、実験用ロボットアームで有効性を確認した論文。
原題: Trajectory Tracking for Robotic Arms with Input Saturation and Only Position Measurements ／ Jochem van der Veen, Pablo Borja, Jacquelien M. A. Scherpen
日本語で読む → - 論文群制御cs.DC
不正確な移動を伴うロボット群による近似パターン形成
移動に方向・距離の誤差がある自律移動ロボット群で、与えられた任意パターンに近い配置を分散アルゴリズムで形成する問題を定式化し、座標系非合意下での可解性条件と解法を示した。
原題: Pattern Formation by Robots with Inaccurate Movements ／ Kaustav Bose, Archak Das, Buddhadeb Sau
日本語で読む → - 論文モデルベース強化学習ロボティクス
不確実性を考慮した接触安全なモデルベース強化学習
モデルの不確実性に応じて制御の加速度上限を調整し、学習中の接触リスクを抑える接触安全なモデルベース強化学習を提案し、実機の混ぜ・すくいタスクで有効性を示した。
原題: Uncertainty-aware Contact-safe Model-based Reinforcement Learning ／ Cheng-Yu Kuo, Andreas Schaarschmidt, Yunduan Cui 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
自律ロボットマニピュレーションのための視覚サーボ制御と把持検出へのリアルタイム深層学習アプローチ
Cornell Graspingデータセットで学習したCNNで把持矩形を予測し、物体追従のための視覚サーボ制御ネットワークも設計。Kinova Gen3で実時間評価を行った。
原題: Real-Time Deep Learning Approach to Visual Servo Control and Grasp Detection for Autonomous Robotic Manipulation ／ Eduardo Godinho Ribeiro, Raul de Queiroz Mendes, Valdir Grassi
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
ChoiRbot: 協調ロボティクス向けROS 2ツールボックス
ROS 2上で分散協調ロボティクスを実装するためのツールボックスを提案し、分散最適化やモデル予測制御などをシミュレーションと実機で検証した。
原題: ChoiRbot: A ROS 2 Toolbox for Cooperative Robotics ／ Andrea Testa, Andrea Camisa, Giuseppe Notarstefano
日本語で読む → - 論文sim2real機械学習
強化学習は物理エンジンをまたいで汎化できるか
複数の深層強化学習アルゴリズムを様々な制御タスクで比較し、物理エンジン間の汎化性能を検証した。MuJoCoで学習した場合は他エンジンへ転移しやすい一方、PyBulletで学習した場合は汎化しないことを示した。
原題: Can Reinforcement Learning for Continuous Control Generalize Across Physics Engines? ／ Aaqib Parvez Mohammed, Matias Valdenegro-Toro
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
動的四足歩行のためのロバスト足置き計画とLQR制御
足置き計画を400Hzで更新し、LQRを射影逆動力学制御に適用することで、外乱や環境不確実性に対する四足歩行のロバスト性を向上させた研究。
原題: Robust Footstep Planning and LQR Control for Dynamic Quadrupedal Locomotion ／ Guiyang Xin, Songyan Xin, Oguzhan Cebe 他
日本語で読む → - 論文物体受け渡しロボティクス
腕の可動性制約を考慮したアフォーダンス認識型物体受け渡し
腕の可動性が異なるユーザーや未知の物体に対しても適切な受け渡し姿勢を推定できるよう、ヒューリスティック誘導の階層的最適化とユーザー選好を学習した統計関係モデルを提案した論文。
原題: Affordance-Aware Handovers with Human Arm Mobility Constraints ／ Paola Ardón, Maria E. Cabrera, Èric Pairet 他
日本語で読む → - 論文マルチエージェント経路探索AI
EECBS：マルチエージェント経路探索のための有界準最適探索
マルチエージェント経路探索(MAPF)を高速に解くため、オンライン学習で非許容ヒューリスティックを推定し有界準最適解を保証するCBSの新変種EECBSを提案し、既存手法より大幅に高速であることを示した。
原題: EECBS: A Bounded-Suboptimal Search for Multi-Agent Path Finding ／ Jiaoyang Li, Wheeler Ruml, Sven Koenig
日本語で読む → - 論文経路計画ロボティクス
点群上で直接大きな凸多面体を生成する手法
点群データから球面反転を用いて障害物のない大きな凸空間をミリ秒単位で生成し、軌道計画やマッピングに応用した研究。
原題: Generating Large Convex Polytopes Directly on Point Clouds ／ Xingguang Zhong, Yuwei Wu, Dong Wang 他
日本語で読む → - 論文状態推定/強化学習機械学習
リアプノフ理論に基づく強化学習型状態推定器
リアプノフ法と深層強化学習を組み合わせ、有界な推定誤差の収束を理論保証した非線形確率システム向け状態推定器を提案し、モンテカルロ実験で既存フィルタより頑健性が高いことを示した。
原題: Lyapunov-Based Reinforcement Learning State Estimator ／ Liang Hu, Chengwei Wu, Wei Pan
日本語で読む → - 論文マルチモーダル/状態推定ロボティクス
異種センサ融合のための微分可能フィルタ
視覚と触覚など異種モダリティを統合する微分可能ベイズフィルタのアーキテクチャを提案し、平面押し操作とドア操作タスクで評価した。
原題: Multimodal Sensor Fusion with Differentiable Filters ／ Michelle A. Lee, Brent Yi, Roberto Martín-Martín 他
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