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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: 2024/10/1 / arXivを3時間ごとに自動収集
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微分可能ロボットレンダリング
ロボットの見た目を制御パラメータで微分可能に描画する手法を提案し、画像からの姿勢復元や視覚言語モデルによる制御に応用した。
原題: Differentiable Robot Rendering / Ruoshi Liu, Alper Canberk, Shuran Song 他
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ロバストなSim-to-Real強化学習のためのデュアルアクションポリシー
単一のポリシーでタスク遂行用とドメイン適応用の2種類の行動を同時に予測し、不確実性に基づく探索も取り入れることで、シミュレーションと実機のギャップを埋める強化学習手法を提案した。
原題: Dual Action Policy for Robust Sim-to-Real Reinforcement Learning / Ng Wen Zheng Terence, Chen Jianda
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Synthetica: ロボット知覚のための大規模合成データ
フォトリアルなレイトレーシングで270万枚の合成画像を生成し、ロボットの物体検出を高精度・リアルタイム(50-100Hz)で行う手法を提案。
原題: Synthetica: Large Scale Synthetic Data for Robot Perception / Ritvik Singh, Jingzhou Liu, Karl Van Wyk 他
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マルチロボットシステムにおけるWiFi-CSIセンシングと方位推定:オープンソースシミュレーションフレームワーク
WiFiのCSIを用いたロボット間の方位推定を、GazeboとMatlabで再現するオープンソースのシミュレーションフレームワークを提案し、実機実験との一致を検証した。
原題: WiFi-CSI Sensing and Bearing Estimation in Multi-Robot Systems: An Open-Source Simulation Framework / Brendan Dijkstra, Ninad Jadhav, Alex Sloot 他
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GenSim2: マルチモーダル推論LLMによるロボットデータ生成のスケーリング
マルチモーダル推論LLMを活用して多様なシミュレーションタスクとデモデータを自動生成し、生成データで学習するマルチタスク方策により実機へのゼロショット転移や実データとの共同学習で性能向上を実現した。
原題: GenSim2: Scaling Robot Data Generation with Multi-modal and Reasoning LLMs / Pu Hua, Minghuan Liu, Annabella Macaluso 他
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BestMan: 統一シミュレーション・ハードウェアAPIを備えた身体性AI向けモジュール式移動マニピュレータプラットフォーム
PyBulletベースの身体性AI研究用シミュレーションプラットフォームBestManを提案し、知覚・計画・制御の統合、モジュール性、sim-to-real転送、多様なハードウェア対応を実現した。
原題: BestMan: A Modular Mobile Manipulator Platform for Embodied AI with Unified Simulation-Hardware APIs / Kui Yang, Nieqing Cao, Yan Ding 他
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実世界画像からロボットシミュレーションタスクを生成するGRS
単一のRGB-D画像からデジタルツインシミュレーションを構築し、仮想エージェント訓練用のタスクを自動生成するシステムを提案。
原題: GRS: Generating Robotic Simulation Tasks from Real-World Images / Alex Zook, Fan-Yun Sun, Josef Spjut 他
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Sim-to-Realギャップの克服:探索方策の学習による実世界強化学習の効率化
シミュレータで直接方策を学習するのではなく、探索方策を学習して実世界に転移することで、サンプル効率を指数関数的に改善できることを理論と実験で示した。
原題: Overcoming the Sim-to-Real Gap: Leveraging Simulation to Learn to Explore for Real-World RL / Andrew Wagenmaker, Kevin Huang, Liyiming Ke 他
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iFANnpp: ロボットと自律知能のための原子力発電所デジタルツイン
原子力発電所全体をUnreal Engine 5でモデル化し、高忠実度の加圧水型原子炉シミュレータと統合したデジタルツインを構築。ロボットアルゴリズムの研究開発を支援する。
原題: iFANnpp: Nuclear Power Plant Digital Twin for Robots and Autonomous Intelligence / Youndo Do, Marc Zebrowitz, Jackson Stahl 他
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限られた実機デモンストレーションからの失敗予測
実機での限られたデモとモデルシミュレーションを組み合わせ、ガウス過程回帰で失敗を予測する3段階手法を提案し、ロボットアームの押し操作と自動運転車の追従制御で有効性を示した。
原題: Failure Prediction from Limited Hardware Demonstrations / Anjali Parashar, Kunal Garg, Joseph Zhang 他
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マルチエージェント・マルチマシン保守のための物理シミュレーション
製造現場での人手不足解消に向け、簡易な卓上ロボットと強化学習を組み合わせ、シミュレーションと実機で同じ挙動が再現できるかを検証した研究。
原題: Physical Simulation for Multi-agent Multi-machine Tending / Abdalwhab Abdalwhab, Giovanni Beltrame, David St-Onge
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FIRE-3DV: Vulkanを用いたフレームワーク非依存の3Dグラフィックスレンダリングエンジン
ロボティクスシミュレータ向けに、最新のVulkan APIを採用した軽量・高性能なレンダリングエンジンを開発し、AMBFの旧式パイプラインを刷新してPBRやレイトレース影などの高精細描画を実現した。
原題: FIRE-3DV: Framework-Independent Rendering Engine for 3D Graphics using Vulkan / Christopher John Allison, Haoying Zhou, Adnan Munawar 他
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サーボアクチュエータの物理シミュレーションのための拡張摩擦モデル
サーボアクチュエータの複雑な摩擦ダイナミクスをより正確にシミュレートする拡張摩擦モデルを提案し、振り子試験台の軌道からパラメータを同定して物理エンジンに統合する手法を示した。
原題: Extended Friction Models for the Physics Simulation of Servo Actuators / Marc Duclusaud, Grégoire Passault, Vincent Padois 他
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仮想環境内車両(VVE)手法によるADASおよびコネクテッド自動運転機能の開発・実証・評価
実車を広い空き地で走らせつつ、位置推定や知覚センサデータを仮想環境から供給することで、ADASや自動運転機能を安全・効率的・再現可能に開発・評価するVVE手法を提案し、仮想・実空間の姿勢同期のための座標変換やコロンバスでの自動シャトル実証サイトの3Dシミュレーションモデルを用いた例を示した。
原題: Vehicle-in-Virtual-Environment Method for ADAS and Connected and Automated Driving Function Development/Demonstration/Evaluation / Xincheng Cao, Haochong Chen, Bilin Aksun-Guvenc 他
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3D点群における牛の関節推定のsim2real
アニメーション3Dモデルから牛の姿勢データセットを構築し、表面の測地線距離と多辺測量を用いて外部形状のみから内部関節を推定する深層学習手法を提案した。
原題: Sim2real Cattle Joint Estimation in 3D point clouds / Mohammad Okour, Raphael Falque, Alen Alempijevic
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ドメインを目的として扱う:明示的なマルチドメイン凸被覆集合学習によるドメイン不確実性を考慮した方策最適化
ドメインランダム化における不確実性を考慮した方策の学習を、各ドメインの性能を独立した目的とみなす多目的強化学習の凸被覆集合問題として再定式化し、より効率的な最適化を可能にした論文。
原題: Domains as Objectives: Domain-Uncertainty-Aware Policy Optimization through Explicit Multi-Domain Convex Coverage Set Learning / Wendyam Eric Lionel Ilboudo, Taisuke Kobayashi, Takamitsu Matsubara
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生成的ロボットシミュレーションの評価について
生成されたロボットタスクの品質・多様性・汎化性を評価する枠組みを提案し、人間評価との高い一致を確認した。
原題: On the Evaluation of Generative Robotic Simulations / Feng Chen, Botian Xu, Pu Hua 他
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3分間の実世界データから歩行を学習する半構造化ダイナミクスモデル
物理法則に基づくラグランジアン力学とブラックボックスモデルを組み合わせた半構造化ダイナミクスモデルを提案し、実機の四足歩行ロボットで数分のデータから動的歩容を学習できることを示した。
原題: Learning to Walk from Three Minutes of Real-World Data with Semi-structured Dynamics Models / Jacob Levy, Tyler Westenbroek, David Fridovich-Keil
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航空画像から自律走行を学習する
航空画像からNeRFを用いて地上視点の新規画像を合成し、その画像と深度データで模倣学習ポリシーを訓練してロボットカーを走行させる手法を提案した。
原題: Learning autonomous driving from aerial imagery / Varun Murali, Guy Rosman, Sertac Karaman 他
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L-VITeX:地形探索のための軽量視覚直感システム
リソース制約のあるロボットや群ロボット向けに、tinyMLで地形の注目領域を高速・省メモリで検出する軽量視覚システムを提案し、山岳・水中・火星表面などで評価した。
原題: L-VITeX: Light-weight Visual Intuition for Terrain Exploration / Antar Mazumder, Zarin Anjum Madhiha
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入力の力:クアッドロータ制御のための強化学習制御方策のゼロショットSim-to-Real転移のベンチマーク
クアッドロータ制御の強化学習において、観測空間の入力構成が学習と実機転移に与える影響を体系的に比較し、ゼロショットでのsim-to-real転移性能を評価した。
原題: The Power of Input: Benchmarking Zero-Shot Sim-To-Real Transfer of Reinforcement Learning Control Policies for Quadrotor Control / Alberto Dionigi, Gabriele Costante, Giuseppe Loianno
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月面作業向け物理ベースセンサシミュレーション環境
月面環境でのカメラ画像を物理ベースレンダリングで生成するシミュレータを開発し、VIPERローバーとRASSOR掘削機の仮想実験で性能を検証した。
原題: A physics-based sensor simulation environment for lunar ground operations / Nevindu M. Batagoda, Bo-Hsun Chen, Harry Zhang 他
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SERN: 帯域適応型クロスリアリティ同期によるシミュレーション強化ロボットナビゲーション
シミュレーションと実機ロボットを連携させ、通信制約下でもリアルタイム協調意思決定を可能にするフレームワークSERNを提案。仮想ツインの継続的補正、物理認識同期、帯域適応ROSブリッジにより、遅延と処理負荷を削減し、ナビゲーション成功率を向上させた。
原題: SERN: Bandwidth-Adaptive Cross-Reality Synchronization for Simulation-Enhanced Robot Navigation / Jumman Hossain, Emon Dey, Snehalraj Chugh 他
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複雑環境下での適応型流体力学モデルをNeural ODEで学習
水陸両用四足ロボットの水中適応能力を高めるため、Neural ODEとアテンション機構を組み合わせたデータ駆動型流体力学モデルを開発し、リアルタイムセンサデータから力状態を予測できることを示した。
原題: Learning Adaptive Hydrodynamic Models Using Neural ODEs in Complex Conditions / Cong Wang, Aoming Liang, Fei Han 他
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局所ポリシーによるゼロショット長期的マニピュレーション
ロボットの絶対姿勢や物体配置に依存しない「局所ポリシー」を基盤モデルと組み合わせ、シミュレーションから実機へのゼロショット転移で最大8段階の長期タスクを実現した。
原題: Local Policies Enable Zero-shot Long-horizon Manipulation / Murtaza Dalal, Min Liu, Walter Talbott 他
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変形可能なポーズグラフを用いた森林点群のマーカーレス航空・地上統合
反射マーカーを使わずに、航空レーザースキャンと地上レーザースキャンの点群をポーズグラフで自動統合し、森林の詳細な3次元再構成を可能にする手法を提案した。
原題: Markerless Aerial-Terrestrial Co-Registration of Forest Point Clouds using a Deformable Pose Graph / Benoit Casseau, Nived Chebrolu, Matias Mattamala 他
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KRAFT: 近似同定モデル上でのサンプリングベース動力学再計画とフィードバック制御
軽量な近似動力学モデルを用いて、サンプリングベースの動力学プランナによる再計画とフィードバック制御、衝突回避機構を統合し、モデル誤差のある環境でも安全な軌道実行を実現する手法を提案。
原題: ${\tt KRAFT}$: Sampling-Based Kinodynamic Replanning and Feedback Control over Approximate, Identified Models of Vehicular Systems / Aravind Sivaramakrishnan, Sumanth Tangirala, Dhruv Metha Ramesh 他
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イベントベース衛星姿勢推定におけるSim2Realギャップを埋めるテスト時自己教師あり学習
イベントセンサを用いた衛星姿勢推定で、テスト時に予測姿勢とイベントデータを整合させ自己教師ありで補正し、検証モジュールで認定された入力のみを逆伝播してSim2Realギャップを縮小する手法を提案。
原題: Test-Time Certifiable Self-Supervision to Bridge the Sim2Real Gap in Event-Based Satellite Pose Estimation / Mohsi Jawaid, Rajat Talak, Yasir Latif 他
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深層強化学習による不整地走行車両の上下動安定化
不整地を走る車両の上下振動を抑えるため、深層強化学習で車両速度を制御する方策を学習させた研究。
原題: Stabilization of vertical motion of a vehicle on bumpy terrain using deep reinforcement learning / Ameya Salvi, John Coleman, Jake Buzhardt 他
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Sim2Realギャップのベンチマーク:アジャイル製造の高忠実度デジタルツイン
アジャイル製造向けデジタルツイン構築技術を概説し、ドメインランダム化や適応などのSim2Real転移手法と、ビンピッキング・検査・組立での性能評価指標を報告した章。
原題: Benchmarking Sim2Real Gap: High-fidelity Digital Twinning of Agile Manufacturing / Sunny Katyara, Suchita Sharma, Praveen Damacharla 他
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