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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: 2020/2/1 ／ 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 →- 論文自己位置推定ロボティクス
信念空間での行動・知覚・計画によるロボット自己位置推定
物体認識や人への道尋ねなどの知覚行動を計画に組み込み、不確実性を素早く減らす能動的自己位置推定手法を提案し、大規模状態空間と実機で有効性を示した。
原題: Act, Perceive, and Plan in Belief Space for Robot Localization ／ Michele Colledanchise, Damiano Malafronte, Lorenzo Natale
日本語で読む → - 論文ベイズ最適化機械学習
マクロ行動を用いた非近視眼的ガウス過程最適化
ベイズ最適化において、マクロ行動の概念を導入して先読みを拡大する非近視眼的なガウス過程最適化ポリシーを提案し、その漸近最適な anytime 版も導出した論文。
原題: Nonmyopic Gaussian Process Optimization with Macro-Actions ／ Dmitrii Kharkovskii, Chun Kai Ling, Kian Hsiang Low
日本語で読む → - 論文経路追従制御math.OC
推定誤差を考慮した2連結トレーラのモデル予測経路追従制御
車両後部センサの視野制限による関節角推定の制約を明示的に扱うモデル予測経路追従制御を提案し、計算負荷の異なる2手法を実機実験で比較した。
原題: Estimation-aware model predictive path-following control for a general 2-trailer with a car-like tractor ／ Oskar Ljungqvist, Daniel Axehill, Henrik Pettersson 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
medial-axis-based pebble-graph embedding を用いたマルチロボット経路計画
連続平面作業空間におけるラベル付き円盤型マルチロボット経路計画を、 medial axis 変換で内接円を抽出し、ロボットを層状に配置した pebble graph に変換して効率的に解く集中型アルゴリズムを提案。狭通路でも高密度配置で平均83%の成功率を達成。
原題: Multi-Robot Path Planning Using Medial-Axis-Based Pebble-Graph Embedding ／ Liang He, Zherong Pan, Kiril Solovey 他
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誘導付き制約方策最適化
制約付き強化学習(CPPO)に制約違反時の状態復帰機構を加えたGCPOを提案し、実機ANYmalで速度追従制御を安全制約内で実現した。
原題: Guided Constrained Policy Optimization for Dynamic Quadrupedal Robot Locomotion ／ Siddhant Gangapurwala, Alexander Mitchell, Ioannis Havoutis
日本語で読む → - 論文MPCロボティクス
チューブMPCのための深層学習チューブ
深層分位点回帰で不確実性を定量化し、システムの取り得る軌道を包むチューブを学習して非線形MPCに組み込む手法を提案。再帰的実行可能性と確率的制約充足を証明し、四 rotor 系のシミュレーションで有効性を示した。
原題: Deep Learning Tubes for Tube MPC ／ David D. Fan, Ali-akbar Agha-mohammadi, Evangelos A. Theodorou
日本語で読む → - 論文軌道計画ロボティクス
エージェント不確実性下における非ガウス確率制約付き軌道計画
混合分布や多項式で表される非ガウスな不確実性に対し、集中不等式と統計モーメントを用いて確率制約を上界化し、オンラインで解ける軌道計画手法を提案した論文。
原題: Non-Gaussian Chance-Constrained Trajectory Planning for Autonomous Vehicles under Agent Uncertainty ／ Allen Wang, Ashkan Jasour, Brian Williams
日本語で読む → - 論文モデルフリー制御math.OC
D2C 2.0: モデルフリーILQRによる確率非線形システムの分離型データ駆動制御学習
フィードバック方策を構造的に線形パラメータ化し、モデルフリーILQRと組み合わせることで、確率的非線形システムの制御をサンプル効率よく学習する手法を提案した論文。
原題: D2C 2.0: Decoupled Data-Based Approach for Learning to Control Stochastic Nonlinear Systems via Model-Free ILQR ／ Karthikeya S Parunandi, Aayushman Sharma, Suman Chakravorty 他
日本語で読む → - 論文IMU姿勢推定制御
可動域制約を利用した磁気センサ不要の関節姿勢トラッキング
回転関節でつながれた物体の可動域制約を利用し、磁力計なしでIMUのみから長期的に安定した相対姿勢を推定する非線形ウィンドウベース手法を提案し、機械関節で実験的に検証した。
原題: Magnetometer-free inertial motion tracking of arbitrary joints with range of motion constraints ／ Dustin Lehmann, Daniel Laidig, Raphael Deimel 他
日本語で読む → - 論文バイオミメティクス/シミュレーションロボティクス
コウモリの飛行行動を再現するクアッドロータUAVのシミュレーション手法
L-systemとCADモデルで樹木環境を生成し、コウモリのバイオソナーを模したエコーシミュレータを組み合わせて、クアッドロータUAVが密林で障害物回避や経路計画を行うためのシミュレーション基盤を構築した。
原題: Recreating Bat Behavior on Quad-rotor UAVs-A Simulation Approach ／ M. Hassan Tanveer, Antony Thomas, Xiaowei Wu 他
日本語で読む → - 論文学習・模倣ロボティクス
人間のデモンストレーションと物理的修正からの学習における仮説空間の誤設定の定量化
ロボットの仮説空間が人間の意図を捉えきれない場合を明示的に扱い、状況に応じた確信度で人間入力の活用方法を調整する手法を提案し、7自由度マニピュレータでのデモと物理修正による学習で実証した。
原題: Quantifying Hypothesis Space Misspecification in Learning from Human-Robot Demonstrations and Physical Corrections ／ Andreea Bobu, Andrea Bajcsy, Jaime F. Fisac 他
日本語で読む → - 論文セマンティックセグメンテーション画像認識
予期せぬ障害物検出を組み込んだRGB-Dセマンティックセグメンテーションのリアルタイム融合ネットワーク
RGB-D情報を効率的に融合するリアルタイムセマンティックセグメンテーションネットワークRFNetを提案し、マルチデータセット学習で小さな障害物検出も可能にした。Cityscapesで高精度かつ22Hzの推論速度を実現。
原題: Real-time Fusion Network for RGB-D Semantic Segmentation Incorporating Unexpected Obstacle Detection for Road-driving Images ／ Lei Sun, Kailun Yang, Xinxin Hu 他
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
点と線の地図を用いたロバストな視覚慣性自己位置推定のための大域的最適コンセンサス最大化
点と線の対応から外れ値に強い自己位置推定を実現するため、コンセンサス最大化を回転と並進に分離し、1次元分枝限定法と優先度付き投票で大域的最適解を高速に求める手法を提案した。90%の外れ値があっても正確な姿勢を推定できる。
原題: Globally optimal consensus maximization for robust visual inertial localization in point and line map ／ Yanmei Jiao, Yue Wang, Bo Fu 他
日本語で読む → - 論文敵対的ロバストネス画像認識
デジタル・物理的敵対入力に対するリアルタイム検出器
敵対画像がラベル不変変換に敏感である性質を利用し、変換前後で分類器出力が大きく変化するかで敵対入力を検出する軽量なリアルタイム検出器を提案した。
原題: Real-Time Detectors for Digital and Physical Adversarial Inputs to Perception Systems ／ Yiannis Kantaros, Taylor Carpenter, Kaustubh Sridhar 他
日本語で読む → - 論文姿勢推定ロボティクス
深層学習によるIMUジャイロのノイズ除去と開ループ姿勢推定
拡張畳み込みニューラルネットワークを用いてIMUジャイロのノイズを除去し、デッドレコニングでリアルタイムに3D姿勢を推定する手法を提案した論文。
原題: Denoising IMU Gyroscopes with Deep Learning for Open-Loop Attitude Estimation ／ Martin Brossard, Silvere Bonnabel, Axel Barrau
日本語で読む → - 論文軌道予測画像認識
SCALE-Net: エッジ強化グラフ畳み込みネットワークによる相互作用車両数がランダムな状況下でのスケーラブルな車両軌道予測ネットワーク
周囲車両数が変動しても精度と計算負荷を一定に保てる、エッジ強化グラフ畳み込みネットワークを用いたスケーラブルな軌道予測ネットワークSCALE-Netを提案し、NGSIMデータセットで有効性を示した。
原題: SCALE-Net: Scalable Vehicle Trajectory Prediction Network under Random Number of Interacting Vehicles via Edge-enhanced Graph Convolutional Neural Network ／ Hyeongseok Jeon, Junwon Choi, Dongsuk Kum
日本語で読む → - 論文ロコマニピュレーションロボティクス
四足ロボットの全身ロコマニピュレーションを強化する胴体-地面接触の最適化
胴体に取り付けた突起(プラング)で地面と点接触させ、安定性指標SUFを高速近似して階層型QP制御で全身ロコマニピュレーションの頑健性を高め、実機で障害物越えや大型物体操作を実証した。
原題: Optimisation of Body-ground Contact for Augmenting Whole-Body Loco-manipulation of Quadruped Robots ／ Wouter Wolfslag, Christopher McGreavy, Guiyang Xin 他
日本語で読む → - 論文模倣学習ロボティクス
確率的時間ランキングによるロボット超音波走査のための報酬学習
探索的なデモンストレーションから報酬関数を推論するため、時間経過とともに報酬が高くなるという仮説に基づく確率的時間ランキング手法を提案し、自律超音波走査に適用した。
原題: Learning rewards for robotic ultrasound scanning using probabilistic temporal ranking ／ Michael Burke, Katie Lu, Daniel Angelov 他
日本語で読む → - 論文BCI/リハビリテーションロボティクス
脳波で認知関与度をリアルタイム評価するリハビリロボット向け機械学習フレームワーク
脳波から深層CNNで認知関与度を推定し、スライディングウィンドウで連続的にリアルタイム評価する枠組みを提案し、リハビリロボットの適応制御への応用可能性を示した。
原題: Machine Learning for Motor Learning: EEG-based Continuous Assessment of Cognitive Engagement for Adaptive Rehabilitation Robots ／ Neelesh Kumar, Konstantinos P. Michmizos
日本語で読む → - 論文手術自動化画像認識
複数データ源の深層学習による手術サブタスクの時間的セグメンテーション
手術ロボットの運動学・視覚・システムイベントを統合したFusion-KVEモデルで手術タスクの状態をリアルタイム推定し、最大89.4%の精度を達成した研究。
原題: Temporal Segmentation of Surgical Sub-tasks through Deep Learning with Multiple Data Sources ／ Yidan Qin, Sahba Aghajani Pedram, Seyedshams Feyzabadi 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
ロボット空間押出し造形のためのスケーラブルで確率的完全な計画手法
ロボットによる空間押出し造形の計画問題を厳密に定式化し、剛性と衝突回避の制約を両立する確率的完全な探索アルゴリズムを提案した。40以上のシミュレーションと3つの実機問題で有効性を示した。
原題: Scalable and Probabilistically Complete Planning for Robotic Spatial Extrusion ／ Caelan Reed Garrett, Yijiang Huang, Tomás Lozano-Pérez 他
日本語で読む → - 論文群制御ロボティクス
異種フィールドロボットチームのためのハイブリッドシステムに基づく階層制御アーキテクチャ
異種ロボットの協調を実現するため、離散事象系のスーパバイザ制御と従来制御を組み合わせたハイブリッドシステム型の階層制御アーキテクチャを提案し、物理シミュレータで有効性を検証した。
原題: A Hybrid Systems-based Hierarchical Control Architecture for Heterogeneous Field Robot Teams ／ Chanyoung Ju, Hyoung Il Son
日本語で読む → - 論文自己位置推定ロボティクス
自動運転車の自己位置推定のための線形特徴観測モデル
道路標示や道路境界などの線形特徴を視覚検出する際のずれ誤差・角度誤差・誤検出確率を考慮した観測モデルを提案し、誤差を事前計算して地図画像に埋め込むことでリアルタイムな自己位置推定を実現した。
原題: Linear Features Observation Model for Autonomous Vehicle Localization ／ Oleg Shipitko, Vladislav Kibalov, Maxim Abramov
日本語で読む → - 論文強化学習AI
ソフト後知恵経験リプレイ
HERと最大エントロピー強化学習を組み合わせ、失敗経験の再利用と確率的推論によりスパース報酬下のロボットマニピュレーション学習を安定化・高性能化した手法を提案。
原題: Soft Hindsight Experience Replay ／ Qiwei He, Liansheng Zhuang, Houqiang Li
日本語で読む → - 論文群制御cs.MA
マルチエージェント系最適化における局所計算の理論
各エージェントの決定変数が少数の隣接エージェントとしか結合しない局所構造に着目し、局所近傍情報だけで全体解の一部を計算できる度合いを定量化する理論を構築。問題の局所性と目標精度に応じた部分問題を各エージェントが解く簡潔なアルゴリズムを提案した。
原題: On Local Computation for Optimization in Multi-Agent Systems ／ Robin Brown, Federico Rossi, Kiril Solovey 他
日本語で読む → - 論文強化学習/部分観測ロボティクス
部分観測環境における分割ロールアウトと政策反復による強化学習：自律型逐次修復問題への応用
部分観測マルコフ決定過程に対し、分割アーキテクチャとニューラルネット分類器を用いた近似政策反復法を提案し、パイプラインの逐次修復シミュレーションで有効性を示した。
原題: Reinforcement Learning for POMDP: Partitioned Rollout and Policy Iteration with Application to Autonomous Sequential Repair Problems ／ Sushmita Bhattacharya, Sahil Badyal, Thomas Wheeler 他
日本語で読む → - 論文3D物体追跡画像認識
PointTrackNet：点群からの3次元物体検出・追跡を統合するエンドツーエンドネットワーク
隣接する2フレームの点群を入力とし、前景マスク・3次元バウンディングボックス・点単位の追跡対応変位を同時に出力するエンドツーエンドの3次元物体検出・追跡ネットワークを提案した。急ブレーキや急旋回など不規則で急激な運動にも頑健で、KITTI追跡データセットで競争力のある結果を示した。
原題: PointTrackNet: An End-to-End Network For 3-D Object Detection and Tracking From Point Clouds ／ Sukai Wang, Yuxiang Sun, Chengju Liu 他
日本語で読む → - 論文マニピュレーションロボティクス
高自由度グリッパ向け微分可能深層把持プランナ
順運動学・衝突・把持評価を自動微分で一貫構築し、教師なしで高自由度グリッパの把持姿勢を学習する手法を提案。
原題: Deep Differentiable Grasp Planner for High-DOF Grippers ／ Min Liu, Zherong Pan, Kai Xu 他
日本語で読む → - 論文動作計画ロボティクス
高コスト辺評価を伴うグラフ上のアンタイム動作計画のための事後サンプリング
衝突判定が高コストな動作計画において、学習した事後分布を用いて初期経路を素早く見つけつつ逐次的に短縮するアンタイム・レイジー計画法PSMPを提案し、理論保証と2D/7D問題での優位性を示した。
原題: Posterior Sampling for Anytime Motion Planning on Graphs with Expensive-to-Evaluate Edges ／ Brian Hou, Sanjiban Choudhury, Gilwoo Lee 他
日本語で読む → - 論文マルチロボット強化学習ロボティクス
内側注意機構による異種マルチロボット協調の適応的チーミング
異種マルチロボット協調のため、注意機構を強化学習に組み込み、状況に応じて注目すべきロボットを動的に選択する手法を提案し、救助タスクのシミュレーションで柔軟な協調と計算資源削減を実証した。
原題: Inner Attention Supported Adaptive Cooperation for Heterogeneous Multi Robots Teaming based on Multi-agent Reinforcement Learning ／ Chao Huang, Rui Liu
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