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: 2020/4/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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DIDO最適制御ツールボックスの機能強化
最適制御ツールボックスDIDOの内部アルゴリズムと数学的改良を解説し、ロボット工学の難問で局所解を回避できることを示した論文。
原題: Enhancements to the DIDO Optimal Control Toolbox ／ I. M. Ross
日本語で読む → - 論文数理物理math.DS
楕円ビリヤードにおけるN周期軌道の80の新しい不変量
共焦点楕円対の楕円ビリヤードにおけるポンスレN周期軌道について、実験的に見つかった多数の新しい不変量を紹介し、未証明のものへの貢献を促す。
原題: Eighty New Invariants of N-Periodics in the Elliptic Billiard ／ Dan Reznik, Ronaldo Garcia, Jair Koiller
日本語で読む → - 論文ナビゲーションロボティクス
部分観測ナビゲーションのためのモデル予測パス積分制御フレームワーク：クアッドロータによる事例研究
オンボードセンサから得た3Dボクセルグリッドを直接用い、2D/3D・完全/部分観測環境での衝突回避ナビゲーションを可能にする汎用MPPI制御フレームワークを提案し、クアッドロータの目標到達タスクで有効性を示した。
原題: Model Predictive Path Integral Control Framework for Partially Observable Navigation: A Quadrotor Case Study ／ Ihab S. Mohamed, Guillaume Allibert, Philippe Martinet
日本語で読む → - 論文測位/マルチロボットeess.SP
UWB測位によるマルチUAV・異種協調マルチロボットシステムのサーベイ
GNSS不可環境でのUWB測位に焦点を当て、マルチUAVや異種マルチロボットの協調測位・協調センシング・動的配置に関する研究動向を初めて体系的に調査したサーベイ。
原題: UWB-Based Localization for Multi-UAV Systems and Collaborative Heterogeneous Multi-Robot Systems: a Survey ／ Wang Shule, Carmen Martínez Almansa, Jorge Peña Queralta 他
日本語で読む → - 論文記号回帰機械学習
訓練データと事前知識に駆動される記号回帰
望ましいモデル特性を形式的制約として与え、訓練データ誤差と制約違反を多目的最適化する記号回帰手法を提案し、標準手法より大幅に高精度なモデルを得た。
原題: Symbolic Regression Driven by Training Data and Prior Knowledge ／ J. Kubalík, E. Derner, R. Babuška
日本語で読む → - 論文粒子フィルタ機械学習
微分可能なリサンプリングに向けて
粒子フィルタのリサンプリングを学習型ニューラルネット（particle transformer）で置き換え、微分可能な粒子フィルタとして end-to-end 学習を可能にした研究。
原題: Towards Differentiable Resampling ／ Michael Zhu, Kevin Murphy, Rico Jonschkowski
日本語で読む → - 論文キャリブレーションロボティクス
3D点を用いた連続ハンドアイキャリブレーション
従来のキャリブレーション手法の精度と柔軟性の矛盾を解消するため、並進方程式に着目した閉形式解を導出し、単一の3D点のみで高精度かつロバストな連続ハンドアイキャリブレーションを実現した。
原題: Continuous hand-eye calibration using 3D points ／ Bjarne Grossmann, Volker Krueger
日本語で読む → - 論文探索計画math.OC
複雑で動的な環境における探索戦略：MH370の事例
海洋表面の漂流物探索に対し、力学系のエルゴード理論に基づく探索アルゴリズムを改良し、MH370探索の計算機再現で従来法より成功率が桁違いに向上することを示した。
原題: Search strategy in a complex and dynamic environment: the MH370 case ／ Stefan Ivić, Bojan Crnković, Hassan Arbabi 他
日本語で読む → - 論文ドローン制御ロボティクス
深層学習による画像理解を用いた自律ドローンの制御設計
深層学習ベースの物体・深度検出と外乱に強いPIDA制御を組み合わせ、雑音の多い屋内環境で自律飛行を実現する枠組みを提案した論文。
原題: Control Design of Autonomous Drone Using Deep Learning Based Image Understanding Techniques ／ Seid Miad Zandavi, Vera Chung, Ali Anaissi
日本語で読む → - 論文教師なし強化学習ロボティクス
オフポリシー強化学習による実世界での多様なロボットスキルの創発
報酬なしで多様なスキルを獲得するオフポリシー型の教師なし強化学習手法を提案し、実機の四足ロボットで多様な歩容や向きの移動スキルが自然に創発することを示した。
原題: Emergent Real-World Robotic Skills via Unsupervised Off-Policy Reinforcement Learning ／ Archit Sharma, Michael Ahn, Sergey Levine 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
ドローン遠隔操作用の装着型触覚インターフェース
データグローブによる手の動きでのドローン操作と触覚フィードバックを組み合わせた装着型インターフェースを開発し、36名のユーザー研究で視界制限下での操作性向上を実証した。
原題: Hand-worn Haptic Interface for Drone Teleoperation ／ Matteo Macchini, Thomas Havy, Antoine Weber 他
日本語で読む → - 論文安全モニタリングロボティクス
自律飛行する無人航空機のためのRTLolaによる動的モニタリング
形式仕様言語RTLolaで危険状況やシステム故障を記述し、FPGAベースの高効率モニタを自動生成して自律無人航空機の安全監視を実現した。
原題: RTLola Cleared for Take-Off: Monitoring Autonomous Aircraft ／ Jan Baumeister, Bernd Finkbeiner, Sebastian Schirmer 他
日本語で読む → - 論文逆運動学ロボティクス
半正定値計画法によるマルチタスク閉ループ逆運動学の安定化
冗長ロボットの階層型閉ループ逆運動学において、制御ゲインをオンライン調整し半正定値計画問題として解くことでタスク優先度を保ちながら安定性を保証する手法を提案した。
原題: Multi-task closed-loop inverse kinematics stability through semidefinite programming ／ Josep Marti-Saumell, Angel Santamaria-Navarro, Carlos Ocampo-Martinez 他
日本語で読む → - 論文制御合成ロボティクス
ゼロから構築するハイブリッド制御：確実なロボットミッションのための設計手法
特定の応用領域に対して、離散事象制御器の合成から実機実装までを一貫して行う設計手法を提案し、自律ロボットシステムを構築して複数のミッションで検証した。
原題: Hybrid Control from Scratch: A Design Methodology for Assured Robotic Missions ／ Tomás Liendro, Sebastián Zudaire
日本語で読む → - 論文モデルベース制御ロボティクス
ロボット学習と制御のための構造化力学モデル
ロボットの力学をデータから学習する際に、物理的構造を組み込んだ「構造化力学モデル」を提案し、ブラックボックスなニューラルネットより少ないデータで汎化し、信頼性の高いモデルベース制御ができることを示した。
原題: Structured Mechanical Models for Robot Learning and Control ／ Jayesh K. Gupta, Kunal Menda, Zachary Manchester 他
日本語で読む → - 論文HRIHCI
社会的支援ロボットとの自然な対話におけるユーザー関与低下のリアルタイム検出
公共空間でロボットと自然に対話するユーザーの関与低下を、視線や表情・音声などの時系列行動から深層学習でリアルタイム検出する手法を検討した研究。
原題: On-the-fly Detection of User Engagement Decrease in Spontaneous Human-Robot Interaction, International Journal of Social Robotics, 2019 ／ Atef Ben Youssef, Giovanna Varni, Slim Essid 他
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
DARPA SubTチャレンジに基づくGazebo用地下仮想洞窟ワールド
DARPA地下チャレンジ向けに、障害物や狭い通路、崩落、暗闇を再現したGazebo用のオープンソース仮想地下環境を構築し、移動ロボットの自律探索アルゴリズム評価のテストベッドを提供した。
原題: A Subterranean Virtual Cave World for Gazebo based on the DARPA SubT Challenge ／ Anton Koval, Christoforos Kanellakis, Emil Vidmark 他
日本語で読む → - 論文移動マニピュレーションロボティクス
空間行動マップによる移動マニピュレーション
画像と同じ座標系のピクセルごとに行動を表す「空間行動マップ」を強化学習で学習し、物体を目標位置へ押す移動マニピュレーションを従来手法より高速かつ高精度に実現した。
原題: Spatial Action Maps for Mobile Manipulation ／ Jimmy Wu, Xingyuan Sun, Andy Zeng 他
日本語で読む → - 論文群制御math.OC
マルチエージェント制御のためのモデル予測平均場ゲーム
カーネル密度推定でエージェント密度を推定しモデル予測制御で入力を生成するMP-MFGを提案し、モデル誤差や少数エージェント時に従来の平均場ゲームより高いロバスト性を示した。
原題: Model Predictive Mean Field Games for Controlling Multi-Agent Systems ／ Daisuke Inoue, Yuji Ito, Takahito Kashiwabara 他
日本語で読む → - 論文LiDAR知覚ロボティクス
自動運転向けLiDAR：車載LiDARと知覚システムの原理・課題・動向
自動運転向けLiDARの技術と知覚アルゴリズムを概説し、レーザ送信から走査機構までの構成、モデルベースと深層学習の手法、課題と今後の動向をまとめたレビュー論文。
原題: Lidar for Autonomous Driving: The principles, challenges, and trends for automotive lidar and perception systems ／ You Li, Javier Ibanez-Guzman
日本語で読む → - 論文自動運転/強化学習ロボティクス
不確実性推定を用いた強化学習による自動運転の戦術的意思決定
ニューラルネットのアンサンブルとランダム化事前関数によるベイズ強化学習で、自動運転の意思決定の不確実性を推定し安全な行動選択を可能にする手法を提案した。
原題: Tactical Decision-Making in Autonomous Driving by Reinforcement Learning with Uncertainty Estimation ／ Carl-Johan Hoel, Krister Wolff, Leo Laine
日本語で読む → - 論文アフォーダンスロボティクス
ロボットタスクにおけるアフォーダンス：サーベイ
ロボットが新しい物体と効果的に相互作用するために必要なアフォーダンスの概念を、ロボット工学の観点から文献を分類・整理し、タスクに応じた事前知識のレベルに基づく分類法を提案したサーベイ論文。
原題: Affordances in Robotic Tasks -- A Survey ／ Paola Ardón, Èric Pairet, Katrin S. Lohan 他
日本語で読む → - 論文幾何学math.DS
外接ビリヤード：任意の三角形が3周期軌道となる外接楕円
任意の三角形の頂点を通る外接楕円をビリヤード台とみなし、その三角形が3周期軌道となる条件と性質・軌跡を調べた幾何学研究。
原題: The Circumbilliard: Any Triangle can be a 3-Periodic ／ Dan Reznik, Ronaldo Garcia
日本語で読む → - 論文sim2real機械学習
メタ強化学習による産業用ロボット挿入タスクの実世界適応
シミュレーション上で多様な挿入タスクをメタ強化学習で学習し、実世界では20回未満の試行で方策を適応させて産業用挿入作業を成功させた研究。
原題: Meta-Reinforcement Learning for Robotic Industrial Insertion Tasks ／ Gerrit Schoettler, Ashvin Nair, Juan Aparicio Ojea 他
日本語で読む → - 論文強化学習×計画ロボティクス
自動計画で強化学習のロボット探索を誘導
行動知識を用いた自動計画で強化学習エージェントの探索を効率化するGuided Dyna-Qを提案し、移動ロボットのナビゲーションで有効性を示した。
原題: Guiding Robot Exploration in Reinforcement Learning via Automated Planning ／ Yohei Hayamizu, Saeid Amiri, Kishan Chandan 他
日本語で読む → - 論文軌道予測画像認識
単一ショット未来軌道予測
複数エージェントの将来位置を単一ショットで予測し、エージェント数に依存しない一定時間計算と時空間相互作用・環境制約を考慮した軌道予測手法を提案。
原題: SSP: Single Shot Future Trajectory Prediction ／ Isht Dwivedi, Srikanth Malla, Behzad Dariush 他
日本語で読む → - 論文異常検知ロボティクス
拡張状態定式化によるコネクテッド自動運転車の異常検知
車車間通信で先行車の軌跡を利用し、拡張カルマンフィルタとχ²検定でセンサ異常を検知する手法を提案し、実データで高い性能を示した。
原題: Anomaly Detection in Connected and Automated Vehicles using an Augmented State Formulation ／ Yiyang Wang, Neda Masoud, Anahita Khojandi
日本語で読む → - 論文安全性検証ロボティクス
自動運転車のための解釈可能な安全性検証
信号時相論理式で人間が理解できる故障条件を記述し、発生確率の高い故障を探索することで、自動運転車のシミュレーション安全性検証を改善した研究。
原題: Interpretable Safety Validation for Autonomous Vehicles ／ Anthony Corso, Mykel J. Kochenderfer
日本語で読む → - 論文力制御ロボティクス
軟接触力学を考慮した軌道最適化と力制御の同時実行
軟らかい環境との接触における滑り摩擦と法線力をモデル化し、DDPとADMMに基づく制約最適化でマニピュレータの軌道と力を同時に計画・制御する枠組みを提案し、軟質基板上の実験で検証した。
原題: Simultaneous Trajectory Optimization and Force Control with Soft Contact Mechanics ／ Lasitha Wijayarathne, Qie Sima, Ziyi Zhou 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
爪画像とビジュアルサーボによる拘束・非拘束把持力の比較
爪画像法とカメラ搭載ロボットアームの視覚追従で指先力を計測し、拘束・非拘束把持時の指間の力配分の違いを明らかにした。
原題: Comparison of Constrained and Unconstrained Human Grasp Forces Using Fingernail Imaging and Visual Servoing ／ Navid Fallahinia, Stephen A. Mascaro
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