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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: 2023/6/1 ／ 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 →- 論文触覚ロボティクス
視覚ベース触覚センサによる軟質・硬質物体のロボットマニピュレーション
低コストの視覚ベース触覚センサをグリッパに搭載し、物体の特性を知らなくても硬軟どちらの物体にも適応できるマニピュレーションアルゴリズムを提案。触覚画像の変化から接触と滑りを検出し、ぶどうの房からの損傷なしの収穫などで有効性を検証した。
原題: Enabling Robot Manipulation of Soft and Rigid Objects with Vision-based Tactile Sensors ／ Michael C. Welle, Martina Lippi, Haofei Lu 他
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CUFF：前腕装着型力覚フィードバックデバイスの設計・特性評価・検証
皮膚伸張と力覚フィードバックを提示する腕装着型ハプティックデバイスを開発し、健常者実験で物体の硬さ・大きさの識別やロボットハンド把持操作における有効性を検証した。
原題: The CUFF, Clenching Upper-limb Force Feedback wearable device: design, characterization and validation ／ F. Barontini, M. G. Catalano, S. Fani 他
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触覚画像のセグメンテーションによる回転滑り予測
視覚ベース触覚センサDigitの触覚画像をセグメンテーションし、接触領域から物体の回転滑り角度を推定するシステムを構築した。未知物体でも平均誤差3度以内で予測でき、滑りによる落下防止に応用可能。
原題: Rotational Slippage Prediction from Segmentation of Tactile Images ／ Julio Castaño-Amoros, Pablo Gil
日本語で読む → - 論文ニューロモルフィック/触覚ロボティクス
オフロードロボットの環境認識とナビゲーションに向けたニューロモルフィックコンピューティング
ネズミやアザラシのヒゲと人間の蝸牛に着想を得て、ヒゲ型リザバーコンピューティングによりオフロードロボットの環境認識とナビゲーションを低消費電力で実現する研究。
原題: Towards the Neuromorphic Computing for Offroad Robot Environment Perception and Navigation ／ Zhenhua Yu, Peter R. N. Childs, Thrishantha Nanayakkara
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
関節ロボットのタスク空間可観測性を最大化するセンサ可観測性解析
関節の動きに応じて向きが変わる分散型方向性センサ（関節トルクセンサなど）について、各タスク空間軸を観測する累積的なセンシング品質を評価する指標（SOA）を提案し、力覚センシングを例に最適化や零空間制御への応用を示した。
原題: Sensor Observability Analysis for Maximizing Task-Space Observability of Articulated Robots ／ Christopher Yee Wong, Wael Suleiman
日本語で読む → - 論文飛行ロボット/触覚ナビゲーションロボティクス
衝突耐性を持つ飛行ロボットによる触覚ベースの探索・マッピング・ナビゲーション
バネで補強された機体と自己受容センサを持つ変形可能なドローンXPLORERを開発し、接触・衝突検出と外力推定を用いた触覚ベースの運動プリミティブで未知環境の探索・ナビゲーションを実現した。
原題: Tactile-based Exploration, Mapping and Navigation with Collision-Resilient Aerial Vehicles ／ Karishma Patnaik, Aravind Adhith Pandian Saravanakumaran, Wenlong Zhang
日本語で読む → - 論文触覚画像認識
高解像度触覚センサとCNNによる物体認識
高解像度の触覚センサをロボットハンドに取り付け、圧力画像をCNNで分類して接触物体を認識する手法を比較検討した論文。
原題: CNN-based Methods for Object Recognition with High-Resolution Tactile Sensors ／ Juan M. Gandarias, Alfonso J. García-Cerezo, Jesús M. Gómez-de-Gabriel
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MultiSCOPE: 固有感覚と触覚フィードバックによる把持物体姿勢の曖昧性解消
双腕ロボットが物体を把持した際の姿勢推定を、固有感覚と触覚フィードバックを用いて摩擦接触を繰り返すことで高精度化する手法を提案し、実機とシミュレーションで有効性を示した。
原題: MultiSCOPE: Disambiguating In-Hand Object Poses with Proprioception and Tactile Feedback ／ Andrea Sipos, Nima Fazeli
日本語で読む → - 論文触覚制御
双方向連動入力を用いた携帯型触覚デバイス
指の屈曲を双方向に連動させて入力する新しい携帯型触覚インタフェースを提案し、透明性と描画帯域を評価するとともに、接地型入力デバイスと比較するユーザー研究を行った。
原題: Handheld Haptic Device with Coupled Bidirectional Input ／ Megh Vipul Doshi, Michael Hagenow, Robert Radwin 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
触覚表現学習への視覚基盤モデルの適用検討
異なる触覚センサの読み取りを画像に変換し、視覚基盤モデルで扱うことで、センサに依存しない触覚表現学習を実現する手法を提案した。
原題: Investigating Vision Foundational Models for Tactile Representation Learning ／ Ben Zandonati, Ruohan Wang, Ruihan Gao 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
接触と自由空間データから多様で妥当な姿勢推定を生成するCHSEL
接触・触覚データから物体の妥当な姿勢集合を推定する手法CHSELを提案。自由空間情報を考慮した微分可能な体積コスト関数とQuality Diversity最適化により、多様で高品質な姿勢を生成する。
原題: CHSEL: Producing Diverse Plausible Pose Estimates from Contact and Free Space Data ／ Sheng Zhong, Nima Fazeli, Dmitry Berenson
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
限られた情報で法線接触力を制御する学習：繊細な接触インタラクションに向けて
低コストで情報量の少ない触覚センサのみを用い、モデルフリー強化学習によって物体操作中の法線接触力を制御する手法を提案し、非把持の巧みな操作実験で有効性を示した。
原題: Toward Fine Contact Interactions: Learning to Control Normal Contact Force with Limited Information ／ Jinda Cui, Jiawei Xu, David Saldaña 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
視触覚フィードバックからの物体変形と接触パッチの統合推定
視覚と触覚の情報を統合し、暗黙表現を用いて物体の変形と接触パッチを同時にモデル化するNDCFを提案。シミュレーションで学習し、実世界へ直接転移できることを示した。
原題: Integrated Object Deformation and Contact Patch Estimation from Visuo-Tactile Feedback ／ Mark Van der Merwe, Youngsun Wi, Dmitry Berenson 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
容量性電子皮膚と深層学習によるソフトマニピュレータの触覚・変形知覚
疎な電極配置の容量性電子皮膚と深層学習を組み合わせ、ソフトアクチュエータの触覚情報と変形情報を分離して認識・追跡する手法を提案した。
原題: Touch and deformation perception of soft manipulators with capacitive e-skins and deep learning ／ Delin Hu, Zhou Chen, Paul Baisamy 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
平面型を超えて：複雑形状の光学触覚センサのSim2Real学習のためのシミュレーション
曲面形状のGelSight触覚センサをシミュレートするため、測地線経路に沿った光線追跡手法を提案し、指型GelTipセンサで実画像と比較して有効性を検証した。
原題: Beyond Flat GelSight Sensors: Simulation of Optical Tactile Sensors of Complex Morphologies for Sim2Real Learning ／ Daniel Fernandes Gomes, Paolo Paoletti, Shan Luo
日本語で読む → - 論文触覚機械学習
縁部センサによる半伸縮性テキスタイル上の触覚センシング
伸縮性のある布の縁にのみセンサを配置し、機械学習で触れた位置や押し込み量を推定する手法を提案した。
原題: Touch Sensing on Semi-Elastic Textiles with Border-Based Sensors ／ Samuel Zühlke, Andreas Stöckl, David C. Schedl
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連続マーカーパターンのリアルタイム・ロバスト特徴検出による高密度3次元変形計測
視触覚センサ向けに、連続マーカーパターンのコーナー特徴を低計算コストで頑健に検出する手法を提案し、高密度な3次元接触変形の可視化を実現した。
原題: Real-time and Robust Feature Detection of Continuous Marker Pattern for Dense 3-D Deformation Measurement ／ Mingxuan Li, Yen Hang Zhou, Liemin Li 他
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触覚ベース学習におけるリアルギャップの克服
圧力センサアレイを質量-バネ-ダンパ系でモデル化し、ドメインランダム化と潜在空間での特徴整合により、触覚を用いたマニピュレーション方策のsim-to-real転移を実現した。
原題: Crossing the Reality Gap in Tactile-Based Learning ／ Ya-Yen Tsai, Bidan Huang, Yu Zheng 他
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TacGNN：視覚なしで触覚によるハンド内操作を学習するブラインドロボット
触覚信号から物体状態を推定するグラフニューラルネットワークTacGNNを提案し、視覚を使わずにロボットハンドがハンド内で物体を操作する強化学習を実現した。
原題: TacGNN:Learning Tactile-based In-hand Manipulation with a Blind Robot ／ Linhan Yang, Bidan Huang, Qingbiao Li 他
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抵抗ネットワーク逆問題を解くソフトひずみセンサアレイの計測
軟らかい抵抗性ひずみセンサネットワークの全センサ値を、配線を増やさずに境界での電圧・電流応答から逆問題を解いて推定する手法を開発した。
原題: Measuring a Soft Resistive Strain Sensor Array by Solving the Resistor Network Inverse Problem ／ Yuchen Zhao, Choo Kean Khaw, Yifan Wang
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GelSight360: 巧みなロボットマニピュレーションのための全方向カメラベース触覚センサ
指先型の全方向カメラベース触覚センサを提案し、表面変形の深度マップ生成と、様々なグリッパに適合可能な新しいクロスLED照明方式を実現した。
原題: GelSight360: An Omnidirectional Camera-Based Tactile Sensor for Dexterous Robotic Manipulation ／ Megha H. Tippur, Edward H. Adelson
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点字を読む学習：拡散モデルで触覚のリアリティギャップを埋める
拡散モデルを用いてシミュレーションの接触深度からリアルな触覚画像を生成し、実機の点字読み取りタスクで分類精度75.74%を達成した研究。
原題: Learning to Read Braille: Bridging the Tactile Reality Gap with Diffusion Models ／ Carolina Higuera, Byron Boots, Mustafa Mukadam
日本語で読む → - 論文触覚HCI
ヒューマンロボットインタラクションのための社会的触覚ジェスチャのクラスタリング
人が社会的触覚ジェスチャの類似性をどう知覚するかをオンライン調査で調べ、階層的クラスタリングにより9つのクラスタに分類した。
原題: Clustering Social Touch Gestures for Human-Robot Interaction ／ Ramzi Abou Chahine, Steven Vasquez, Pooyan Fazli 他
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Minsight：ロボットマニピュレーションのための指先サイズの視覚ベース触覚センサ
人間の指先サイズの小型視覚ベース触覚センサを開発し、60Hzで3D接触力ベクトルを高解像度推定。力制御や硬い塊の検出タスクで有効性を示した。
原題: Minsight: A Fingertip-Sized Vision-Based Tactile Sensor for Robotic Manipulation ／ Iris Andrussow, Huanbo Sun, Katherine J. Kuchenbecker 他
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物理ロボットインタラクションのためのマルチモーダル世界モデル：視覚と触覚の同時予測による精度向上
触覚と視覚を統合した世界モデルを構築し、物理的に曖昧な状況での予測精度が向上することを示した。磁気触覚センサを用いた新規データセットも公開。
原題: Multi-Modal World Model for Physical Robot Interactions: Simultaneous Visual and Tactile Predictions for Enhanced Accuracy ／ Willow Mandil, Amir Ghalamzan-E
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協働ロボット向けの柔軟なピエゾ抵抗/自己容量ハイブリッド力・近接センサ
ピエゾ抵抗効果と自己容量効果を組み合わせ、力と近接の両方を1枚の薄く柔軟なセンサで安価に計測できるハイブリッドセンサを開発し、ロボットのハンドガイド操作と衝突回避に応用した。
原題: A Flexible Piezoresistive/Self-Capacitive Hybrid Force and Proximity Sensor to Interface Collaborative Robots ／ Diogo Fonseca, Mohammad Safeea, Pedro Neto
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遠隔操作による把持内操作のための皮膚感覚フィードバックインタフェース
5節リンク機構を用いて親指と人差し指に2点の皮膚感覚フィードバックを与えるインタフェースを開発し、把持力やせん断力、摩擦、物体姿勢を提示することで遠隔把持内操作の性能を評価した。
原題: Cutaneous Feedback Interface for Teleoperated In-Hand Manipulation ／ Yaonan Zhu, Jacinto Colan, Tadayoshi Aoyama 他
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接触力場とそのエントロピーを用いた触覚による滑り検出の学習
光学式触覚センサGelSight Miniの接触力場の不均一性とエントロピーを特徴量として、物体把持中の滑りをリアルタイムに検出する分類手法を提案し、10種類の物体で平均95.61%の精度を達成した。
原題: Learning to Detect Slip through Tactile Estimation of the Contact Force Field and its Entropy ／ Xiaohai Hu, Aparajit Venkatesh, Yusen Wan 他
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道具と行動を超えた知覚的知識転移による物体認識
複数の道具や行動で得た触覚・音響などの非視覚情報を共有潜在空間で学習し、未経験の道具や行動でも物体を認識できるフレームワークを提案した。
原題: Cross-Tool and Cross-Behavior Perceptual Knowledge Transfer for Grounded Object Recognition ／ Gyan Tatiya, Jonathan Francis, Jivko Sinapov
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バーチャルベースの触覚内視鏡下副鼻腔手術（ESS）トレーニングシステム：開発から検証まで
内視鏡下副鼻腔手術（ESS）の訓練用に、触覚フィードバックを組み込んだバーチャルベースのシミュレータを設計・試作し、その有効性を検証した研究。
原題: A Virtual-Based Haptic Endoscopic Sinus Surgery (ESS) Training System: from Development to Validation ／ Soroush Sadeghnejad, Mojtaba Esfandiari, Farshad Khadivar
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