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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: 2023/7/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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ヒューマノイド歩行学習におけるポテンシャルベース報酬のベンチマーク
ヒューマノイドロボットの強化学習において、ポテンシャルベース報酬整形（PBRS）と従来の報酬整形を比較し、PBRSは収束速度の向上は限定的だが報酬スケーリングに対して頑健で調整が容易であることを示した。
原題: Benchmarking Potential Based Rewards for Learning Humanoid Locomotion ／ Se Hwan Jeon, Steve Heim, Charles Khazoom 他
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全身動的遠隔歩行：ステップ・トゥ・ステップ動力学による人間歩行参照生成
人間の歩行インターフェースに二足歩行のハイブリッド・劣駆動特性を組み込み、反応型ロボット制御器と統合することで、人間がシミュレーション上の二足ロボットと動的に同期して遠隔歩行できる枠組みを実現した。
原題: Whole-Body Dynamic Telelocomotion: A Step-to-Step Dynamics Approach to Human Walking Reference Generation ／ Guillermo Colin, Joseph Byrnes, Youngwoo Sim 他
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脚式ロボットチームによる挑戦的な惑星類似環境の科学探査
脚式ロボットチームに効率的な歩行制御・マッピング・対象物検出・科学観測機器を搭載し、急斜面や軟弱地盤などの惑星類似環境で探査ミッションを実証した。
原題: Scientific Exploration of Challenging Planetary Analog Environments with a Team of Legged Robots ／ Philip Arm, Gabriel Waibel, Jan Preisig 他
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非構造動的環境における四足ロボットの視覚ベース反応型計画と制御
四足ロボットが部分的にしか観測できない動的環境で動くため、事前計画と視覚に基づくオンライン反応型計画を組み合わせたV-RPCを提案した論文。
原題: Vision-Based Reactive Planning and Control of Quadruped Robots in Unstructured Dynamic Environments ／ Tangyu Qian, Zhangli Zhou, Shaocheng Wang 他
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2台の下肢外骨格間における仮想物理的結合
歩行中の2人のユーザーの下肢外骨格間に仮想バネ・ダンパによる力覚相互作用を実装し、剛性や結合方向を変えられることを実証した研究。
原題: Virtual Physical Coupling of Two Lower-Limb Exoskeletons ／ Emek Barış Küçüktabak, Yue Wen, Matthew Short 他
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解析的微分を用いたハイブリッドシステムのためのマルチシューティングDDP
四足歩行ロボットの跳躍歩容の軌道最適化のため、接触動力学の2階解析的微分を導出し、準ニュートン法で近似するマルチシューティングDDPを提案した。
原題: Multi-Shooting Differential Dynamic Programming for Hybrid Systems using Analytical Derivatives ／ Shubham Singh, Ryan P. Russell, Patrick M. Wensing
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四足歩行のための高速凸型視覚的足場適応
ニューラルネット回帰で安全な足場領域を高速近似し、凸分解とMPCを組み合わせて四足ロボットの着地位置を最適化する制御手法を提案し、HyQRealのシミュレーションで検証した。
原題: Fast Convex Visual Foothold Adaptation for Quadrupedal Locomotion ／ Shafeef Omar, Lorenzo Amatucci, Giulio Turrisi 他
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CLARI：小型モジュラー折り紙受動形状変化ロボットの設計
昆虫サイズの4足ロボットCLARIを開発し、折り紙構造と圧電アクチュエータで体を変形させながら歩行や狭い隙間の通過を実現した。
原題: Design of CLARI: A miniature modular origami passive shape-morphing robot ／ Heiko Kabutz, Kaushik Jayaram
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ブラックボックス制御器の学習運動モデルを用いた四足歩行の足運び計画
市販の四足ロボットのブラックボックス歩行制御器を対象に、速度指令から重心・足運びへの運動モデルを学習し、A*探索と組み合わせて不整地を自律的に歩行できる計画手法を提案した。
原題: Quadrupedal Footstep Planning using Learned Motion Models of a Black-Box Controller ／ Ilyass Taouil, Giulio Turrisi, Daniel Schleich 他
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脚式ロボットにおける凸最適化
脚式ロボットの能動バランス制御を二次錐計画問題として定式化する枠組みを整理し、ZMP・LQR・フィードバックMPCを踏まえて跳躍・着地の安定化に応用したレビュー。
原題: Convex Optimization in Legged Robots ／ Prathamesh Saraf, Mustafa Shaikh, Myron Phan
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製薬研究開発ラボにおける四足歩行ロボット活用の評価
製薬研究開発ラボでの遠隔検査に四足歩行ロボット（Boston DynamicsのSpot）を活用する実現可能性を評価し、最新技術動向と将来応用を展望した。
原題: Assessment of the Utilization of Quadruped Robots in Pharmaceutical Research and Development Laboratories ／ Brian Parkinson, Ádám Wolf, Péter Galambos 他
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モデル予測制御と予測強化学習を組み合わせた四足歩行ロボットの安定歩容生成
MPCのコストロールアウトにニューラルネットで学習したQ関数を終端コストとして組み合わせ、短い予測ホライズンでも四足歩行ロボットの安定した歩容生成を実現する手法を提案した。
原題: Combining model-predictive control and predictive reinforcement learning for stable quadrupedal robot locomotion ／ Vyacheslav Kovalev, Anna Shkromada, Henni Ouerdane 他
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ProNav: 脚式ロボットの屋外ナビゲーションのための固有受容性感覚に基づく走破性推定
脚式ロボットの関節エンコーダ・力・電流センサのみから地形の安定性や嵌まり込みリスクを推定し、歩容を最適化して屋外ナビゲーションの成功率と省エネ性を向上させる手法を提案。
原題: ProNav: Proprioceptive Traversability Estimation for Legged Robot Navigation in Outdoor Environments ／ Mohamed Elnoor, Adarsh Jagan Sathyamoorthy, Kasun Weerakoon 他
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足首・股関節・踏み出し戦略を統合したMPCによるロバストなヒューマノイドバランス制御
足首・股関節・踏み出しの各戦略を単一のMPC枠組みで統合し、角運動量減衰の重みを可変にすることで、ヒューマノイドのロバストなバランス制御を実現した。
原題: A Model Predictive Capture Point Control Framework for Robust Humanoid Balancing via Ankle, Hip, and Stepping Strategies ／ Myeong-Ju Kim, Daegyu Lim, Gyeongjae Park 他
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角運動量線形倒立振子モデルとモデル予測制御による階段昇降
仮想振子長を可変にしたALIPモデルとモデル予測制御を組み合わせ、足位置に依存せず階段昇降を実現する制御法を提案し、Cassieの20自由度シミュレーションで周期歩容を確認した。
原題: Stair Climbing using the Angular Momentum Linear Inverted Pendulum Model and Model Predictive Control ／ Oluwami Dosunmu-Ogunbi, Aayushi Shrivastava, Grant Gibson 他
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安全なベイズ最適化による脚式ロコモーション制御器のチューニング
モデルベース脚式ロボット制御器の制御ゲインを、安全制約付きのモデルフリー学習で自動調整し、複数の歩容パターンにも対応できる手法を提案・実機検証した。
原題: Tuning Legged Locomotion Controllers via Safe Bayesian Optimization ／ Daniel Widmer, Dongho Kang, Bhavya Sukhija 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
オンライン学習による障害物回避
オンライン学習を用いて、不確実性に適応しながら障害物を回避する手法を提案し、四足歩行ロボットでの実機検証を行った論文。
原題: Online Learning for Obstacle Avoidance ／ David Snyder, Meghan Booker, Nathaniel Simon 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
価値関数近似によるオンライン多接触リーチングホライズン計画
多接触運動のオンライン計画を可能にするため、凸緩和モデルと学習ベースの2つの価値関数近似手法を提案し、ヒューマノイドの急斜面歩行で有効性を検証した。
原題: Online Multi-Contact Receding Horizon Planning via Value Function Approximation ／ Jiayi Wang, Sanghyun Kim, Teguh Santoso Lembono 他
日本語で読む → - 論文歩行予測ロボティクス
動的文脈フォーカスとゲート付き線形ユニットによる膝関節角度予測の改善
動的文脈フォーカス注意とゲート付き線形ユニットを組み込んだFocalGatedNetを提案し、歩行軌道の多段予測で膝関節角度を高精度かつ低計算コストで予測できることを示した。
原題: Improving Knee Joint Angle Prediction through Dynamic Contextual Focus and Gated Linear Units ／ Lyes Saad Saoud, Humaid Ibrahim, Ahmad Aljarah 他
日本語で読む → - 論文敵対的歩行者モデリングロボティクス
衝突運動量を活用した深層強化学習による敵対的歩行者モデリング
自動運転車の弱点を暴くため、衝突の運動量を報酬に組み込んだ強化学習で、より深刻な衝突を引き起こす歩行者挙動を生成する手法を提案した。
原題: Using Collision Momentum in Deep Reinforcement Learning Based Adversarial Pedestrian Modeling ／ Dianwei Chen, Ekim Yurtsever, Keith Redmill 他
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小惑星探査のための多脚登攀ロボットの移動戦略
低重力・起伏の激しい小惑星表面で多脚ロボットが安全に移動するため、胴体と脚の動きを分離し、揺動軌道の最適化と運動量配分で反力を抑える歩容計画手法を提案し、シミュレーションと実験で有効性を示した。
原題: Mobility Strategy of Multi-Limbed Climbing Robots for Asteroid Exploration ／ Warley F. R. Ribeiro, Kentaro Uno, Masazumi Imai 他
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傾斜面における脚歩行：Husky Carbonによるマルチモーダル移動
鳥の翼支援斜面走行に着想を得た脚・航空ハイブリッドロボットHusky Carbonの設計と、最大45度の斜面を歩行するシミュレーションを示した修士論文。
原題: LeggedWalking on Inclined Surfaces ／ Chenghao Wang
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シナプス運動適応：スパイキングニューラルネットワークにおける適応的ロボット制御のための三因子学習則
神経科学に基づく三因子学習則をメタ最適化し、四足ロボットが搭載センサのみで未知の地形や積載変化にリアルタイム適応できる手法を提案した。
原題: Synaptic motor adaptation: A three-factor learning rule for adaptive robotic control in spiking neural networks ／ Samuel Schmidgall, Joe Hays
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ANYmalパルクール：四足歩行ロボットのための俊敏なナビゲーション学習
四足ロボットが歩行・ジャンプ・登攀・しゃがみなどのスキルを階層的に学習し、未知の障害物を連続して高速で越えるナビゲーションを実現した。
原題: ANYmal Parkour: Learning Agile Navigation for Quadrupedal Robots ／ David Hoeller, Nikita Rudin, Dhionis Sako 他
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接触切替系の幾何力学
脚式ロボットの接触切替を幾何力学でモデル化し、複数接触モードにまたがる歩容の平均移動量を計算・最適化する手法を提案した。
原題: Geometric Mechanics of Contact-Switching Systems ／ Hari Krishna Hari Prasad, Ross L. Hatton, Kaushik Jayaram
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複雑なロボットシステムのための分散型運動スキル学習
生物の四肢独立制御に着想を得て、運動グループを自動発見し分散制御ポリシーを学習するDEMOSを提案。四足・人型ロボットで局所故障に強く、新タスクへの転移も可能。
原題: Decentralized Motor Skill Learning for Complex Robotic Systems ／ Yanjiang Guo, Zheyuan Jiang, Yen-Jen Wang 他
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潜在状態表現を用いたポリシー遷移による俊敏なロコモーションの汎用性拡張
歩容ごとに学習したロコモーションポリシーを潜在状態表現で統合し、任意のポリシー間をロバストに遷移できるメタコントローラを実現した。実機で既存手法より遷移成功率が19%高い。
原題: Expanding Versatility of Agile Locomotion through Policy Transitions Using Latent State Representation ／ Guilherme Christmann, Ying-Sheng Luo, Jonathan Hans Soeseno 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
移動スキル学習に重要な感覚フィードバックの特定
深層強化学習で学習した移動スキルにおいて、どの感覚フィードバックが重要かを定量的に分析し、最小限の状態でロバストな性能を実現できることを示した。
原題: Identifying Important Sensory Feedback for Learning Locomotion Skills ／ Wanming Yu, Chuanyu Yang, Christopher McGreavy 他
日本語で読む → - 論文歩行者予測画像認識
3D人間キーポイントを用いた歩行者の横断行動認識と軌道予測
3D人間キーポイントを活用したマルチタスク学習により、歩行者の横断行動認識と将来軌道予測を同時に行い、補助タスクと対照学習で精度を向上させた研究。
原題: Pedestrian Crossing Action Recognition and Trajectory Prediction with 3D Human Keypoints ／ Jiachen Li, Xinwei Shi, Feiyu Chen 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
CAJun: 学習型重心制御器による連続適応ジャンプ
強化学習で重心方策を学習し最適制御の脚制御器と組み合わせることで、脚ロボットが距離を適応させながら連続ジャンプできる階層型フレームワークを実現した。
原題: CAJun: Continuous Adaptive Jumping using a Learned Centroidal Controller ／ Yuxiang Yang, Guanya Shi, Xiangyun Meng 他
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