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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: 2021/3/1 ／ 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 →- 論文ソフトグリッパ/触覚ロボティクス
圧力制御で柔軟性と形状を可変にするSoft-Bubbleグリッパ
空気圧で指の膨らみと硬さを能動的に変えられる視触覚センサ内蔵の柔軟グリッパを提案し、家庭内の多様な物体把持や把持中の操作、せん断力計測の有効性を示した。
原題: Variable compliance and geometry regulation of Soft-Bubble grippers with active pressure control ／ Sihah Joonhigh, Naveen Kuppuswamy, Andrew Beaulieu 他
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単脚ロボットの安定化のための触覚センシング足
視覚ベースの触覚センサを搭載したロボット脚の足を開発し、足からの触覚信号のみで単脚ロボットを安定化できることを示した論文。
原題: A Tactile Sensing Foot for Single Robot Leg Stabilization ／ Guanlan Zhang, Yipai Du, Yazhan Zhan 他
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分散触覚計測と相対運動追跡による外部接触位置推定
把持物体と環境との接触位置を、分散触覚センサが捉える物体の微小運動から制約ベース推定で特定する手法を提案し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Extrinsic Contact Sensing with Relative-Motion Tracking from Distributed Tactile Measurements ／ Daolin Ma, Siyuan Dong, Alberto Rodriguez
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物理シミュレーションと学習潜在投影による触覚センシングのsim-to-real
GPUシミュレータ上でBioTac触覚センサの高速FEMモデルを構築し、自己教師あり学習で実世界の電気出力を再現する潜在空間投影を実現した。
原題: Sim-to-Real for Robotic Tactile Sensing via Physics-Based Simulation and Learned Latent Projections ／ Yashraj Narang, Balakumar Sundaralingam, Miles Macklin 他
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器具を改造せずに実現するロボット低侵襲手術の多軸力覚センシング
da Vinciの手術器具を改造せず、近位シャフトに6軸光学力センサと新設計カニューレを取り付けて先端の横力・モーメント・軸トルクを計測する手法を提案し、モデルベースとニューラルネットによる校正を検証した。
原題: Multi-Axis Force Sensing in Robotic Minimally Invasive Surgery With No Instrument Modification ／ A. H. Hadi-Hosseinabadi, S. E. Salcudean
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引張りとねじり動作による布地の分類とタクソノミー
布地の繊維種類と製法に基づくタクソノミーを提案し、ロボットによる引張り・ねじり動作のセンサデータから布地を分類する手法を研究した。
原題: Textile Taxonomy and Classification Using Pulling and Twisting ／ Alberta Longhini, Michael C. Welle, Ioanna Mitsioni 他
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ロボット支援キーホール内視鏡手術における力覚センシングの系統的調査
ロボット支援手術で失われがちな器具と組織の接触力を、センサ技術と推定アルゴリズムで復元する研究を2011〜2020年の110論文についてPRISMAに沿って整理したレビュー。
原題: Force Sensing in Robot-assisted Keyhole Endoscopy: A Systematic Survey ／ A. H. Hadi Hosseinabadi, S. E. Salcudean
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プレナムチャンバを用いた触覚センサアレイの高速キャリブレーション装置
空気圧を利用したプレナムチャンバで触覚センサアレイを短時間で校正する装置を提案し、iCubロボットの人工皮膚で有効性を検証した。
原題: A Plenum-Based Calibration Device for Tactile Sensor Arrays ／ Joan Kangro, Anand Vazhapilli Sureshbabu, Silvio Traversaro 他
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圧力センサで滑りを検知する学習手法
気圧式触覚センサのデータから学習により滑りを検出し、91%以上の精度を達成、実環境の物体操作タスクでも汎化を実証した論文。
原題: Under Pressure: Learning to Detect Slip with Barometric Tactile Sensors ／ Abhinav Grover, Christopher Grebe, Philippe Nadeau 他
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GelSlim3.0：形状・力・滑りを高解像度で計測するコンパクト触覚指
小型パラレルグリッパ向けに、高解像度の形状・接触力分布・初期滑りをリアルタイムで推定できる触覚指GelSlim3.0を開発し、光学系を最適化して設計とソフトを公開した論文。
原題: GelSlim3.0: High-Resolution Measurement of Shape, Force and Slip in a Compact Tactile-Sensing Finger ／ Ian Taylor, Siyuan Dong, Alberto Rodriguez
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転がる光学式触覚センサTouchRoller：大面積の高速評価
円筒形の光学式触覚センサを転がして対象面に接触し続けることで、大面積のテクスチャを平坦型センサより大幅に速く連続計測できるようにした研究。
原題: TouchRoller: A Rolling Optical Tactile Sensor for Rapid Assessment of Large Surfaces ／ Guanqun Cao, Jiaqi Jiang, Chen Lu 他
日本語で読む → - 論文視触覚/協調マニピュレーションロボティクス
視触覚知覚を用いた直感的タスクスタックによる協調的人ロボット微細マニピュレーション
人間の腕姿勢とタスク進行に応じてロボット動作を定義する直感的タスクスタック(iSoT)を提案し、視触覚情報で協調環境を知覚してサブタスクを切替え、組立・分解作業で有効性を評価した論文。
原題: Formulating Intuitive Stack-of-Tasks using Visuo-Tactile Perception for Collaborative Human-Robot Fine Manipulation ／ Sunny Katyara, Nikhil Deshpande, Fanny Ficuciello 他
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未知物体に対する触覚探索と把持の同時改善
触覚センサで未知物体の形状を推定しながら把持位置を最適化する手法を提案し、部分的にしか見えない物体でも安定把持と形状推定を効率的に改善できることを示した。
原題: Simultaneous Tactile Exploration and Grasp Refinement for Unknown Objects ／ Cristiana de Farias, Naresh Marturi, Rustam Stolkin 他
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触覚センシングを用いたロボットマニピュレーションのsim-to-real転送
シミュレーションで触覚センサをモデル化し、ドメインランダム化によるゼロショットsim-to-realで触覚フィードバックが把持安定性とドア開け性能を向上させることを示した。
原題: Sim-to-Real Transfer for Robotic Manipulation with Tactile Sensory ／ Zihan Ding, Ya-Yen Tsai, Wang Wei Lee 他
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触覚に基づく内的動機付けによるロボットマニピュレーション学習の改善
ロボットの力覚センサと物体間の力の総和を内的報酬として用い、接触の多い経験を優先的に再生する手法を導入し、強化学習における探索を加速させて3つの操作ベンチマークで従来手法を上回った。
原題: Improved Learning of Robot Manipulation Tasks via Tactile Intrinsic Motivation ／ Nikola Vulin, Sammy Christen, Stefan Stevsic 他
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接触力センシングカテーテル向けの簡易収集データセット
接触力センシングカテーテルで簡易ハードウェアにより人手ノイズを含めてデータを収集し、参照点ずれ(SoR)問題を同定した上でRNN・FCN・Transformerによる接触力推定を比較評価した。
原題: Roughly Collected Dataset for Contact Force Sensing Catheter ／ Seunghyuk Cho, Minsoo Koo, Dongwoo Kim 他
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電気触覚フィードバックによるVR接触情報の強化
指と仮想物体のめり込み距離を電気触覚刺激の強度変調で提示するウェアラブルシステムを提案し、視覚フィードバックと同等の接触精度向上を実現した。
原題: Electrotactile Feedback For Enhancing Contact Information in Virtual Reality ／ Sebastian Vizcay, Panagiotis Kourtesis, Ferran Argelaguet 他
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粒状媒体内の物体識別のための掘削指：GelSight触覚センサ
振動で粒状媒体を流動化させながらGelSight触覚センサで内部の物体形状を高解像度に識別する掘削指プロトタイプを開発した。
原題: Digger Finger: GelSight Tactile Sensor for Object Identification Inside Granular Media ／ Radhen Patel, Rui Ouyang, Branden Romero 他
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柔軟ロボットハンドにおける触覚と運動制御の統合
ピサ/IITソフトハンドに光学式触覚センサTacTipを組み込み、未知物体への軽接触の閉ループ制御と把持物体のエッジ姿勢制御を実現した研究。
原題: Towards integrated tactile sensorimotor control in anthropomorphic soft robotic hands ／ Nathan F. Lepora, Andrew Stinchcombe, Chris Ford 他
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柔軟視触覚センサのための単眼深度推定
液体充填型ソフト視触覚センサの内部に小型赤外線カメラを1台置き、単眼深度推定ネットワークで高密度な触覚深度マップを推定する手法を提案し、少ない学習データで高精度かつ未知物体・センサ構成にも汎化することを実機で示した。
原題: Monocular Depth Estimation for Soft Visuotactile Sensors ／ Rares Ambrus, Vitor Guizilini, Naveen Kuppuswamy 他
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装着型センサによる把持力の時空間プロファイリング
無線センサグローブを用いたピック＆ドロップ作業で、利き手・非利き手の把持力を時空間的に計測し、ユーザ間の技能差や時間変化を統計的に分析した。
原題: Wearable Sensors for Spatio-Temporal Grip Force Profiling ／ Rongrong Liu, Florent Nageotte, Philippe Zanne 他
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SynTouch BioTacの触覚信号の解釈と予測
BioTacの触覚信号から高密度な接触情報を推定するため、実験データセット構築と有限要素モデル、ニューラルネットワークによる双方向マッピングを開発した。
原題: Interpreting and Predicting Tactile Signals for the SynTouch BioTac ／ Yashraj S. Narang, Balakumar Sundaralingam, Karl Van Wyk 他
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接触インタラクションの解釈によるロボット組立作業の失敗克服
組立失敗時の触覚センサ情報から部品の位置と種類の信念を更新する微分可能フィルタを学習し、不確実性下でも部品嵌合を成功させる階層的手法を提案した。
原題: Interpreting Contact Interactions to Overcome Failure in Robot Assembly Tasks ／ Peter A. Zachares, Michelle A. Lee, Wenzhao Lian 他
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触覚制御方策のゼロショットsim-to-real転移によるアグレッシブな振り上げ操作
視覚型触覚センサのみを頼りに、物体の物理特性を事前知識なしで多様な棒を180度まで振り上げる動的マニピュレーションを実現し、シミュレータで学習した方策を実機へゼロショット転移させた研究。
原題: Zero-shot sim-to-real transfer of tactile control policies for aggressive swing-up manipulation ／ Thomas Bi, Carmelo Sferrazza, Raffaello D'Andrea
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SwingBot: 手先触覚探索から物理特性を学習する動的振り上げマニピュレーション
把持物体を傾けたり振ったりする触覚探索から物理特性の埋め込み空間を学習し、未知物体の振り上げ角度を予測して最適制御パラメータを探索する自己教師あり手法を提案した。
原題: SwingBot: Learning Physical Features from In-hand Tactile Exploration for Dynamic Swing-up Manipulation ／ Chen Wang, Shaoxiong Wang, Branden Romero 他
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触覚フィードバックによる術式動作スタイルの適応型手術ロボット訓練
手術動作の流暢さや滑らかさなどのスタイルをリアルタイムに検出し、ばね・ダンピングの力覚フィードバックで動作矯正を支援する適応型訓練フレームワークを提案し、6種中4種のスタイル改善を確認した。
原題: Adaptive Surgical Robotic Training Using Real-Time Stylistic Behavior Feedback Through Haptic Cues ／ Marzieh Ershad, Robert Rege, Ann Majewicz Fey
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手から脳へ、そして脳から手へ：握力が示す体性感覚処理の機能的可塑性
ウェアラブルセンサーグローブで様々な感覚条件下の握力変動を計測し、体性感覚と脳機能の相互作用や可塑性を定量化できることを示した予備研究。ロボットの上肢運動制御への応用も論じる。
原題: From hand to brain and back: Grip forces deliver insight into the functional plasticity of somatosensory processes ／ Birgitta Dresp-Langley
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未知タスクにおける触覚共有制御のための深層強化学習
CNNでタスクを検出しDDPGで最適な誘導力を学習する触覚共有コントローラTAHSCを提案し、ユーザーごとにカスタム方策を学習して作業時間を短縮できることを示した。
原題: Deep Reinforcement Learning for Haptic Shared Control in Unknown Tasks ／ Franklin Cardeñoso Fernandez, Wouter Caarls
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Sim2Real学習のためのGelSight触覚画像生成
Gazeboシミュレータ上でGelSight触覚センサを模擬し、実機に近い高解像度触覚画像を生成する手法を提案した論文。
原題: Generation of GelSight Tactile Images for Sim2Real Learning ／ Daniel Fernandes Gomes, Paolo Paoletti, Shan Luo
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クロスモーダル自己教師あり学習による豊かな触覚表現の獲得
触覚センサ付きの擬人化ロボットハンドで物体を触り、他モダリティとの対応を自己教師あり学習に用いて触覚特徴を学習し、未知物体・姿勢の少数ショット分類で有効性を示した研究。
原題: Learning rich touch representations through cross-modal self-supervision ／ Martina Zambelli, Yusuf Aytar, Francesco Visin 他
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