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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: 2025/3/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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UAVバッテリー充電のエージェントベースシミュレーション：精密農業、災害復旧、デング熱媒介蚊対策へのIoT応用
ドローン群が通信せずに充電調整を行う2つのポリシーをエージェントベースシミュレーションで比較し、極端な使用状況ではChargerThresholdポリシーがより信頼性の高い結果を示すことを明らかにした。
原題: Agent-Based Simulation of UAV Battery Recharging for IoT Applications: Precision Agriculture, Disaster Recovery, and Dengue Vector Control ／ Leonardo Grando, Juan Fernando Galindo Jaramillo, Jose Roberto Emiliano Leite 他
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MochiSwarm: 実環境で動く小型飛行船ロボットの実験基盤
外部測位に頼らず複数台運用できる軽量な飛行船ロボットのオープンソース実験基盤を開発し、最大12台での荷物配送タスクを通じて自律性を示した。
原題: MochiSwarm: A testbed for robotic blimps in realistic environments ／ Jiawei Xu, Thong Vu, Diego S. D'Antonio 他
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REACT: 屋内捜索救助の重要任務に向けたマルチロボットエネルギー認識オーケストレータ
火災や地震で被災した屋内環境を複数ロボットが協調して探索する際、リアルタイムのデータ交換と協調アルゴリズムで経路を動的に調整し、エネルギー消費を抑えつつ探索効率とカバレッジを高めるオーケストレータを提案した。
原題: REACT: Multi Robot Energy-Aware Orchestrator for Indoor Search and Rescue Critical Tasks ／ Fabio Maresca, Arnau Romero, Carmen Delgado 他
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局所相互作用と人工ポテンシャル場によるマルチエージェントシステムのフォーメーション制御
局所相互作用制御法と人工ポテンシャル場を組み合わせ、マルチエージェントのフォーメーション制御を実現した。障害物回避と衝突回避を達成し、局所解問題にはストレス応答機構で対処する。
原題: Formation Control of Multi-agent System with Local Interaction and Artificial Potential Field ／ Luoyin Zhao, Zheping Yan, Yuqing Wang 他
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信号時相論理仕様下でのスケーラブルなマルチロボットタスク割当と協調
単一ロボットの経路計画で候補経路を生成し、信号時相論理（STL）で協調要件を記述、混合整数線形計画でタスク割当と進捗目標を計算することで、大規模マルチロボット系での複雑なタスクを効率的に処理する手法を提案。
原題: Scalable Multi-Robot Task Allocation and Coordination under Signal Temporal Logic Specifications ／ Wenliang Liu, Nathalie Majcherczyk, Federico Pecora
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ロボットチーム配置のための通信考慮型プランニング
限られた通信範囲と基地局との接続を保ちながら、チームで目標地点を訪問するための分散経路計画・配置計画・クラスタリング手法を提案した論文。
原題: Communication-aware planning for robot teams deployment ／ Yaroslav Marchukov, Luis Montano
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ベアリング情報のみを用いた協調的ターゲット追跡：マルチエージェント強化学習の設計と実験
ベアリング情報のみで未知ターゲットを推定・追跡するため、均一ベアリング情報フィルタと異種車両対応のマルチエージェント強化学習を提案し、sim-to-realギャップを低減して実機へゼロショット転移を実現した。
原題: Cooperative Bearing-Only Target Pursuit via Multiagent Reinforcement Learning: Design and Experiment ／ Jianan Li, Zhikun Wang, Susheng Ding 他
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凸集合の時空間グラフによるマルチロボット動作計画
複数ロボットの衝突回避軌道計画を、ランダムサンプリングではなく凸集合で時空間を覆う新しい計画手法ST-GCSとして定式化し、優先度付き計画に組み込むことで高成功率・高速化を実現した。
原題: Space-Time Graphs of Convex Sets for Multi-Robot Motion Planning ／ Jingtao Tang, Zining Mao, Lufan Yang 他
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人間と群ロボットの相互作用に関する研究：状況認識とタスクパフォーマンスを評価するフレームワーク
タブレット操作で群ロボットを誘導する単一目標探索タスクを実施し、状況認識とタスクパフォーマンスを評価するフレームワークを提案・検証した。
原題: A Study on Human-Swarm Interaction: A Framework for Assessing Situation Awareness and Task Performance ／ Wasura D. Wattearachchi, Erandi Lakshika, Kathryn Kasmarik 他
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動的分布のエルゴディック探索
流れ場で漂流する目標の探索のため、確率分布の動的変化とエルゴディック探索のポテンシャル場を連立偏微分方程式で統合し、複数ロボットで探索する手法を提案した。
原題: Ergodic exploration of dynamic distribution ／ Luka Lanča, Karlo Jakac, Sylvain Calinon 他
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Transformer強化強化学習による大規模マルチターゲット包囲
Transformerベースの政策ネットワークとターゲット選択を組み合わせ、小規模訓練から大規模な多目標包囲タスクへゼロショットで汎化する強化学習フレームワークを提案。
原題: TERL: Large-Scale Multi-Target Encirclement Using Transformer-Enhanced Reinforcement Learning ／ Heng Zhang, Guoxiang Zhao, Xiaoqiang Ren
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視覚的注意を伴う群行動クローン：ニューラル相互作用グラフ予測によるアプローチ
群ロボットの軌跡データからグラフ変分オートエンコーダで局所相互作用グラフを学習し、行動クローンで制御方策を獲得する枠組みを提案。実機の分散視覚ロボット群に適用し、相互作用グラフと群行動の予測精度で既存手法を上回った。
原題: Collective Behavior Clone with Visual Attention via Neural Interaction Graph Prediction ／ Kai Li, Zhao Ma, Liang Li 他
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ImpedanceGPT：VLM駆動のインピーダンス制御による動的環境下でのミニドローン群の知的ナビゲーション
Vision-Language ModelとRAGを組み合わせ、障害物の種類に応じてインピーダンス制御パラメータをリアルタイムに調整することで、ミニドローン群の動的環境下での安全なナビゲーションを実現した研究。
原題: ImpedanceGPT: VLM-driven Impedance Control of Swarm of Mini-drones for Intelligent Navigation in Dynamic Environment ／ Faryal Batool, Yasheerah Yaqoot, Malaika Zafar 他
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アクティブマターのための強化学習
強化学習を用いて、個々のアクティブ粒子の運動制御や群れの集団ダイナミクスを最適化・制御する研究をレビューした論文。
原題: Reinforcement Learning for Active Matter ／ Wenjie Cai, Gongyi Wang, Yu Zhang 他
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MAPFを実世界へ：スケーラブルなマルチエージェント現実的テストベッド（SMART）
物理エンジンを用いてロボットの運動特性や不確実性を考慮し、数千台規模のマルチエージェント経路計画アルゴリズムを評価できるシミュレータSMARTを開発した。
原題: Advancing MAPF Toward the Real World: A Scalable Multi-Agent Realistic Testbed (SMART) ／ Jingtian Yan, Zhifei Li, William Kang 他
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Pro-Routing: 自律型マルチキャパシティロボットのための先読みルーティングによる集配タスク
複数台の自律ロボットが集配リクエストを処理する際、リアルタイム需要に適応しつつ安定性を理論的に保証する先読みロールアウト型ルーティング手法を提案し、ハーバード大学の夜間バンシステムの実データで検証した。
原題: Pro-Routing: Proactive Routing of Autonomous Multi-Capacity Robots for Pickup-and-Delivery Tasks ／ Daniel Garces, Stephanie Gil
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同種移動ロボットによる形状充填のための集中計画・分散実行手法
機能が限られた移動ロボット群で複雑な形状を形成するため、形状が実現可能かを集中計画で判定し、隣接ロボットのみの情報で分散実行する手法を提案した。
原題: A Centralized Planning and Distributed Execution Method for Shape Filling with Homogeneous Mobile Robots ／ Shuqing Liu, Rong Su, Karl H. Johansson
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ラグビーにおける分散型UAV衝突モニタリング戦略
ラグビーの衝突事故を多視点で捉えるため、分散型UAV群の協調アルゴリズムをNetLogo上でシミュレーションし、従来のTV中継戦略より優れた衝突検出性能を示した。
原題: Strategies for decentralised UAV-based collisions monitoring in rugby ／ Yu Cheng, Harun Šiljak
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マルチビークル相互作用のためのトポロジー駆動型軌道最適化
トポロジカルプランニングに着想を得た微分可能な局所ホモトピー不変量メトリックを制約として組み込み、同一初期値から複数の相互作用軌道を生成し、制御可能な相互作用を実現する軌道最適化フレームワークを提案した。
原題: Topology-Driven Trajectory Optimization for Modelling Controllable Interactions Within Multi-Vehicle Scenario ／ Changjia Ma, Yi Zhao, Zhongxue Gan 他
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LIVEPOINT: 高次元入力に対応した完全分散・安全・デッドロックフリーな多ロボット制御
点群上で制御バリア関数を合成し、対称な相互作用指標で速度を調整することで、混雑環境でも衝突やデッドロックなしに多ロボットを分散制御する手法を提案。
原題: LIVEPOINT: Fully Decentralized, Safe, Deadlock-Free Multi-Robot Control in Cluttered Environments with High-Dimensional Inputs ／ Jeffrey Chen, Rohan Chandra
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CAMETA: 移動ロボットのための衝突を考慮したマルチエージェント到着時間予測
道路インフラのない非構造環境で複数エージェントの到着時間を予測するCAMETAを提案し、異種マップ表現と異種グラフニューラルネットにより汎化性能と衝突・ノイズへの頑健性を改善した。
原題: CAMETA: Conflict-Aware Multi-Agent Estimated Time of Arrival Prediction for Mobile Robots ／ Jonas le Fevre Sejersen, Erdal Kayacan
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危険な水中環境におけるマイクロロボット群による深層学習強化型視覚モニタリング
水中施設の監視を自動化するため、マイクロロボット群が撮影した画像を深層学習で位置推定し再構成する手法を提案。シミュレーションで高精度な座標予測と画像統合を実証した。
原題: Deep Learning-Enhanced Visual Monitoring in Hazardous Underwater Environments with a Swarm of Micro-Robots ／ Shuang Chen, Yifeng He, Barry Lennox 他
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グラフニューラルネットワーク変分オートエンコーダによる信頼性と効率性を両立したマルチエージェント協調
MILPの解をGNN-VAEで潜在空間に学習し、大規模なロボット群の協調問題を高速かつ制約を守りながら解く手法を提案した。
原題: Reliable and Efficient Multi-Agent Coordination via Graph Neural Network Variational Autoencoders ／ Yue Meng, Nathalie Majcherczyk, Wenliang Liu 他
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ノイズ耐性通信と注意機構を備えたMARLによる堅牢なマルチUAV協調
COMAをベースに注意機構付き通信プロトコルを組み込み、ノイズ環境下でも複数UAVの経路計画を堅牢かつ効率的に行うマルチエージェント強化学習フレームワークを提案した。
原題: Towards Robust Multi-UAV Collaboration: MARL with Noise-Resilient Communication and Attention Mechanisms ／ Zilin Zhao, Chishui Chen, Haotian Shi 他
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SAFE-TAXI: 階層型マルチUAS安全自動タキシングフレームワーク — 実行時安全保証とコンフリクト解消
複数の無人航空機の自動地上走行(タキシング)を、集中型の時空間計画と分散型MPC-CBF制御を組み合わせた階層構造で安全に行うフレームワークを提案し、シミュレーションと小型固定翼機で検証した。
原題: SAFE-TAXI: A Hierarchical Multi-UAS Safe Auto-Taxiing Framework with Runtime Safety Assurance and Conflict Resolution ／ Kartik A. Pant, Li-Yu Lin, Worawis Sribunma 他
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等変力学系を用いた移動ロボット群の対称性解析
OBLOTモデルのロボット群の同期ダイナミクスを等変力学系理論で解析し、LCMサイクルの対称性が接続グラフの自己同型として階層的に増大する仕組みを明らかにした。
原題: Analyzing Symmetries of Swarms of Mobile Robots Using Equivariant Dynamical Systems ／ Raphael Gerlach, Sören von der Gracht
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MRS-CWC: 未知の3次元不整地における移動とナビゲーションのための制御可能な拘束剛性を持つ弱拘束マルチロボットシステム
ロボット間の拘束剛性をリアルタイムに調整できる弱拘束マルチロボットシステムを提案し、不整地でのナビゲーション性能をシミュレーションと実機で検証した。
原題: MRS-CWC: A Weakly Constrained Multi-Robot System with Controllable Constraint Stiffness for Mobility and Navigation in Unknown 3D Rough Environments ／ Runze Xiao, Yongdong Wang, Yusuke Tsunoda 他
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階層的な領域ベース手法による効率的なマルチロボット探索
未探索領域の空間情報を重み付きグラフで表現し、全体の探索タスクを階層的に分割することで、マルチロボット探索を効率化するフレームワークを提案した。
原題: A Hierarchical Region-Based Approach for Efficient Multi-Robot Exploration ／ Di Meng, Tianhao Zhao, Chaoyu Xue 他
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四足ロボットチームのための安全臨界・分散非線形予測制御
分散型非線形モデル予測制御と制御バリア関数を組み合わせ、複雑環境で四足ロボット群が安全に協調歩行できる階層型制御フレームワークを提案し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Safety-Critical and Distributed Nonlinear Predictive Controllers for Teams of Quadrupedal Robots ／ Basit Muhammad Imran, Jeeseop Kim, Taizoon Chunawala 他
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ケーブル吊り下げペイロード輸送のためのマルチクアッドロータ協調制御：障害物認識プランニングとイベント駆動型非線形モデル予測制御
複数のクアッドロータでケーブル吊り下げペイロードを協調輸送するため、A*による大域的経路計画とイベント駆動型NMPCを組み合わせ、イベントカメラとマルチカメラで動的障害物を検出して適応的に回避する手法を提案した論文。
原題: Cooperative Control of Multi-Quadrotors for Transporting Cable-Suspended Payloads: Obstacle-Aware Planning and Event-Based Nonlinear Model Predictive Control ／ Tohid Kargar Tasooji, Sakineh Khodadadi, Guangjun Liu 他
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