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: 2023/9/1 ／ 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 →- 論文自動運転/敵対的攻撃/sim2realロボティクス
ニューラルレンダリングによる自動運転向け転移可能な敵対的シミュレーションシナリオの生成
ニューラルレンダリングでシーンに物体を注入しテクスチャを最適化することで、自動運転ポリシーを失敗させる敵対的シナリオを生成し、実環境へ転移できることを示した。
原題: Generating Transferable Adversarial Simulation Scenarios for Self-Driving via Neural Rendering ／ Yasasa Abeysirigoonawardena, Kevin Xie, Chuhan Chen 他
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自律型ホイールローダーのための世界モデリング
土砂の山に対する自動積み込み作業を対象に、初期地形と動作パラメータから積み込み後の山形状・積載量・時間・仕事量を予測する深層学習ベースの世界モデルを構築し、長期的な積み込み計画を可能にした。
原題: World Modeling for Autonomous Wheel Loaders ／ Koji Aoshima, Arvid Fälldin, Eddie Wadbro 他
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低重力を再現する宇宙ロボット実験用の小型テストベッド
急斜面や不整地、低重力を再現できる省スペースな屋内テストベッドを、3次元目標追従機構とカウンターウェイトを用いて開発した。
原題: Lower Gravity Demonstratable Testbed for Space Robot Experiments ／ Kentaro Uno, Kazuki Takada, Keita Nagaoka 他
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行動クローニングと強化学習によるブラシ操作のsim-to-real転移
行動クローニングと強化学習を組み合わせてブラシ操作エージェントを訓練し、シミュレーションから実機のロボットアームへ滑らかに転移させる手法を提案した。
原題: Sim-to-Real Brush Manipulation using Behavior Cloning and Reinforcement Learning ／ Biao Jia, Dinesh Manocha
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カメラ非依存のSim2Realロボット把持・操作のための三重回帰フレームワーク
実世界とシミュレーションのカメラ視点のずれとロボット制御の誤差を3つの回帰モデルで補正し、RGB画像のみで6自由度の把持・操作を高成功率で実現するSim2Real手法を提案。
原題: Triple Regression for Camera Agnostic Sim2Real Robot Grasping and Manipulation Tasks ／ Yuanhong Zeng, Yizhou Zhao, Ying Nian Wu
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知ることから行うことへ：指示学習による多様な運動スキルの獲得
参照軌道をフィードフォワード動作として直接与え、強化学習のフィードバックと組み合わせる「指示学習」を提案し、二足・四足ロボットの運動学習を模倣学習より効率的かつ柔軟に実現した。
原題: From Knowing to Doing: Learning Diverse Motor Skills through Instruction Learning ／ Linqi Ye, Jiayi Li, Yi Cheng 他
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ロボット卓球：高速学習システムのケーススタディ
人間と数百回のラリーができる卓球ロボットの学習システムを詳細に解説し、遅延対策や分布シフト、知覚の堅牢性、行動空間の選択などを実験的に検証した。
原題: Robotic Table Tennis: A Case Study into a High Speed Learning System ／ David B. D'Ambrosio, Jonathan Abelian, Saminda Abeyruwan 他
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マニピュレータによるピックアンドプレースのためのSim-to-Real深層強化学習
シミュレーションで訓練した視覚ベースの深層強化学習モデルを、実世界での微調整なしに吸引把持タスクへ直接転移できる手法を提案し、90%の成功率を実証した。
原題: Sim-to-Real Deep Reinforcement Learning with Manipulators for Pick-and-place ／ Wenxing Liu, Hanlin Niu, Robert Skilton 他
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確率的シミュレーションロールアウトを用いたロボットシステム性能の保証
有限個のシミュレーションロールアウトから、制御方策の期待コストやリスク指標、故障確率を高い確率で保証する手法を提案し、sim-to-realの分布シフトへの頑健性や複数方策選択への拡張も示した。
原題: Guarantees on Robot System Performance Using Stochastic Simulation Rollouts ／ Joseph A. Vincent, Aaron O. Feldman, Mac Schwager
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ドメイン知識を組み込んだガウス過程状態空間モデルによる分布外検出
シミュレーションやノミナルモデルから得たドメイン知識をガウス過程のカーネルに埋め込み、予測に基づくオンライン分布外検出モニタを構築。実機四足歩行ロボットの未知地形分類で有効性を示した。
原題: Out of Distribution Detection via Domain-Informed Gaussian Process State Space Models ／ Alonso Marco, Elias Morley, Claire J. Tomlin
日本語で読む → - 論文sim2real機械学習
H2O+：動力学ギャップに対応したハイブリッドオフライン・オンライン強化学習の改良フレームワーク
限られたオフラインデータと不完全なシミュレータを併用し、実環境とシミュレーションの動力学ギャップを考慮して方策を学習するH2O+を提案し、実機ロボット実験で有効性を示した。
原題: H2O+: An Improved Framework for Hybrid Offline-and-Online RL with Dynamics Gaps ／ Haoyi Niu, Tianying Ji, Bingqi Liu 他
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状態表現を強化学習エージェントのインセンティブとして活用：ロボット把持におけるSim2Real分析
ロボット把持タスクにおいて、手設計の数値状態から画像ベース表現まで様々な状態表現が強化学習エージェントの学習と実機転移に与える影響を比較分析した。
原題: State Representations as Incentives for Reinforcement Learning Agents: A Sim2Real Analysis on Robotic Grasping ／ Panagiotis Petropoulakis, Ludwig Gräf, Mohammadhossein Malmir 他
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不完全な人間のデモンストレーションを用いたスタイル化卓球ロボットのスキル学習
人間の不完全なデモンストレーションから卓球のプレースタイルを模倣し、強化学習でロボットを訓練する手法を提案。データ拡張により様々な球速に適応し、異なるシミュレータで評価した。
原題: Stylized Table Tennis Robots Skill Learning with Incomplete Human Demonstrations ／ Xiang Zhu, Zixuan Chen, Jianyu Chen
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
動作シミュレーションに基づく家庭用サービスロボットのデジタルツインシステム
家庭用サービスロボットの作業能力向上のため、運動学モデルと改良粒子群最適化による逆運動学解法、および家庭内物体の機能的属性記述を用いて、物理空間からデジタル空間への幾何・物理・機能の3次元マッピングを実現するデジタルツインシステムを構築した。
原題: Digital Twin System for Home Service Robot Based on Motion Simulation ／ Zhengsong Jiang, Guohui Tian, Yongcheng Cui 他
日本語で読む → - 論文セキュリティ/sim2realcs.CR
Gazeboシミュレータを用いた無人航空機へのセンサスプーフィング攻撃のシミュレーション
ROSとMAVLinkの脆弱性を利用し、Gazebo上でLiDARとGPSへのスプーフィング攻撃をシミュレートして、UAVの墜落を引き起こせることを示した。
原題: Simulation of Sensor Spoofing Attacks on Unmanned Aerial Vehicles Using the Gazebo Simulator ／ Irdin Pekaric, David Arnold, Michael Felderer
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
風環境下におけるUAVのSim-to-Real故障診断
風の外乱がある実環境でも高精度にプロペラ故障を診断するため、不確実性に基づく故障分類器(UFC)を提案し、シミュレーション学習モデルの実機適用課題を解決した。
原題: Simulation-to-reality UAV Fault Diagnosis in windy environments ／ Wei Zhang, Junjie Tong, Fang Liao 他
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
HEROES: Unreal Engineを用いた人間と緊急ロボットの運用教育システム
Unreal Engine上で都市捜索救助や大規模災害対応の訓練シミュレーションを生成し、ロボット航法学習用の合成データセットも作れる多用途シミュレータを提案した。
原題: HEROES: Unreal Engine-based Human and Emergency Robot Operation Education System ／ Anav Chaudhary, Kshitij Tiwari, Aniket Bera
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
シミュレーションアプリケーション向け高性能ネットワーキング層
自動運転車向けシミュレータAVIS Engineに、ROS Bridgeと連携する高速な通信ネットワーク層を実装した研究。
原題: High Performance Networking Layer for Simulation Applications ／ Amir Mohammad Zarif Shahsavan Nejad, Amir Mahdi Zarif Shahsavan Nejad, Amirali Setayeshi 他
日本語で読む → - 論文sim2real画像認識
合成衛星画像によるクジラ検出の強化
クジラ検出のための航空・衛星合成画像データセットを生成するSeaDroneSim2を提案し、実データ10%に合成データを加えることで検出性能を15%向上させた。
原題: Whale Detection Enhancement through Synthetic Satellite Images ／ Akshaj Gaur, Cheng Liu, Xiaomin Lin 他
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遠隔Sim2Real航空ロボット競技会：ロボティクスチャレンジにおける再現性とソリューションの多様性の促進
2022年のIROSで開催された、シミュレーションと実機を組み合わせた航空ロボットのSim2Real競技会について、課題設定からソフトウェア基盤、上位チームの手法、得られた知見を報告した論文。
原題: A Remote Sim2real Aerial Competition: Fostering Reproducibility and Solutions' Diversity in Robotics Challenges ／ Spencer Teetaert, Wenda Zhao, Niu Xinyuan 他
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ChatSim: 自然言語プロンプトによる水中シミュレーション
大規模言語モデルを水中シミュレータOysterSimと統合し、自然言語入力で水中環境を直感的に制御・生成できるようにした研究。
原題: ChatSim: Underwater Simulation with Natural Language Prompting ／ Aadi Palnitkar, Rashmi Kapu, Xiaomin Lin 他
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自動運転フォーミュラSAEカーの強化学習制御に向けて
自動運転フォーミュラSAEカーのエンドツーエンド制御に深層強化学習を適用し、シミュレーションで学習した方策を実機のTurtlebot2で実走行に転移できることを示した。
原題: Racing Towards Reinforcement Learning based control of an Autonomous Formula SAE Car ／ Aakaash Salvaji, Harry Taylor, David Valencia 他
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新型スケーラブルなUGV-UAV変形ロボットによる自律3D経路計画の実証
地上走行と飛行の両方が可能な変形ロボットを開発し、既存のSLAMと経路計画手法を用いて複雑な屋内環境での自律ナビゲーションを実現した。
原題: Demonstrating Autonomous 3D Path Planning on a Novel Scalable UGV-UAV Morphing Robot ／ Eric Sihite, Filip Slezak, Ioannis Mandralis 他
日本語で読む → - 論文sim2real画像認識
UniSim: ニューラル閉ループセンサシミュレータ
1回の走行ログから、静的背景と動的物体をニューラル特徴グリッドで再構成し、LiDARとカメラの閉ループマルチセンサシミュレーションを実現する手法を提案。
原題: UniSim: A Neural Closed-Loop Sensor Simulator ／ Ze Yang, Yun Chen, Jingkang Wang 他
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月面ローバーの車輪-地形相互作用シミュレーション手法の高度化：UAEラシッドローバーを事例として
UAEの月面ローバー「ラシッド」を対象に、車輪のグローサーやスリップ率、緩い土壌の特性を考慮した車輪-地形相互作用モデルを構築し、月面土壌を模擬した実験で検証した。
原題: Advance Simulation Method for Wheel-Terrain Interactions of Space Rovers: A Case Study on the UAE Rashid Rover ／ Ahmad Abubakar, Ruqqayya Alhammadi, Yahya Zweiri 他
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シミュレーションから実世界への視覚深度融合CNNによる自律ナノクアッドコプターのロバスト姿勢推定
ナノドローンに深度センサとカメラを搭載し、シミュレーションのみで訓練したCNNで実世界の人間姿勢推定を高精度化した。
原題: Sim-to-Real Vision-depth Fusion CNNs for Robust Pose Estimation Aboard Autonomous Nano-quadcopter ／ Luca Crupi, Elia Cereda, Alessandro Giusti 他
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オリーブ検出は合成データか実データか？Olive the Above
フォトリアルな3Dオリーブの木モデルから自動ラベル付き合成画像を生成し、少量の実画像と組み合わせることで、人手ラベルなしに高精度なオリーブ検出を実現した。
原題: Detecting Olives with Synthetic or Real Data? Olive the Above ／ Yianni Karabatis, Xiaomin Lin, Nitin J. Sanket 他
日本語で読む → - 論文sim2real画像認識
MapNeRF: 地図事前情報をニューラル放射輝度場に統合した走行視点シミュレーション
地図情報を事前知識としてNeRFの学習を不確実性付きでガイドし、走行軌道から外れた視点でも意味的な道路整合性を保った画像を合成できるようにした研究。
原題: MapNeRF: Incorporating Map Priors into Neural Radiance Fields for Driving View Simulation ／ Chenming Wu, Jiadai Sun, Zhelun Shen 他
日本語で読む → - 論文sim2realロボティクス
トルク制御による可変高さ跳躍のためのエンドツーエンド強化学習
跳躍の各フェーズを明示的に検出せずに暗黙的に学習するエンドツーエンドのトルク制御強化学習を提案し、パラメータ調整なしで実機に転移できることを示した。
原題: End-to-End Reinforcement Learning for Torque Based Variable Height Hopping ／ Raghav Soni, Daniel Harnack, Hannah Isermann 他
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Sim2Plan: シミュレーションと現実間のメッセージパッシングによるロボット動作計画
シミュレーションと実環境の情報ギャップを埋めるため、シーン理解・ロボット計画・性能検証の3モジュールからなるメッセージパッシング型フレームワークを提案し、コーヒー淹れタスクで有効性を示した。
原題: Sim2Plan: Robot Motion Planning via Message Passing between Simulation and Reality ／ Yizhou Zhao, Yuanhong Zeng, Qian Long 他
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