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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: 2022/10/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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ClipBot：遺伝的アルゴリズムで歩行を学習する教育用身体障害ロボット
クリップ2つで作った低コストDIYロボットが、遺伝的アルゴリズムにより20回未満の試行で前進歩行を学習する教育事例を報告した。
原題: ClipBot: an educational, physically impaired robot that learns to walk via genetic algorithm optimization ／ Diego Ulisse Pizzagalli, Ilaria Arini, Mauro Prevostini
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揺れる剛体面上を歩行する劣駆動二足ロボットのための時変ALIPモデルとロバスト足配置制御
慣性系で水平に揺れる剛体面(船や航空機など)上での二足歩行を実現するため、ALIPモデルを移動面へ拡張した時変モデルと離散時間足配置制御を組み合わせた階層制御手法を提案し、シミュレーションで安定性を確認した。
原題: Time-Varying ALIP Model and Robust Foot-Placement Control for Underactuated Bipedal Robot Walking on a Swaying Rigid Surface ／ Yuan Gao, Yukai Gong, Victor Paredes 他
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リーマン運動ポリシーと全身制御を統合した衝突回避型脚式ロコモーション
リーマン運動ポリシー(RMP)を動的脚式システムに拡張し、衝突回避とバランス追従を両立する全身制御フレームワークを提案。シミュレーションで外乱に対するロバスト性が最大53%向上することを示した。
原題: Integration of Riemannian Motion Policy with Whole-Body Control for Collision-Free Legged Locomotion ／ Daniel Marew, Misha Lvovsky, Shangqun Yu 他
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リズム刺激にリアルタイム適応するよう進化した中枢パターン生成器
生体模倣の中枢パターン生成器(CPG)を持つ仮想四足ロボットを進化的に最適化し、様々なリズム刺激に歩容や周波数を同期させて適応できることを示した研究。
原題: Central pattern generators evolved for real-time adaptation to rhythmic stimuli ／ Alex Szorkovszky, Frank Veenstra, Kyrre Glette
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四足歩行ロボットは盲導犬の代わりになるか？
視覚障害者を対象に、市販の四足歩行ロボットと車輪型ロボットを屋内・屋外で比較実験し、四足歩行の歩容や騒音が誘導性能と信頼性を損なうことを示した。
原題: Can Quadruped Navigation Robots be Used as Guide Dogs? ／ Luyao Wang, Qihe Chen, Yan Zhang 他
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脚式ロボットのための可積分な全身姿勢座標
システムの運動履歴に依存せず、特定のリンクに固定されない全身の姿勢を定義し、その変化率が全角運動量を近似する座標を提案。実機実験を含む複数の応用例を示した。
原題: Integrable Whole-body Orientation Coordinates for Legged Robots ／ Yu-Ming Chen, Gabriel Nelson, Robert Griffin 他
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ラグランジュ乗数法による最適歩容ファミリー
ラグランジュ乗数法を用いて、異なる歩幅に対する最適歩容を一括生成する最適軌跡生成器を提案し、抵抗支配環境の遊泳ロボットで検証した。
原題: Optimal Gait Families using Lagrange Multiplier Method ／ Jinwoo Choi, Capprin Bass, Ross L. Hatton
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ロジスティック回帰と制御バリア関数による多項式形状障害物の安全な経路計画
ロジスティック回帰で任意形状の障害物を多項式バリア関数として表現し、二足歩行ロボットの動的に実行可能な衝突回避経路をCBFベースRRT*で生成する手法を提案した。
原題: Safe Path Planning for Polynomial Shape Obstacles via Control Barrier Functions and Logistic Regression ／ Chengyang Peng, Octavian Donca, Ayonga Hereid
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軌道計画に基づく四足ロボットのフライングトロット制御手法
SLIPモデルに基づくオフライン軌道計画とリアルタイム姿勢・重心制御を組み合わせ、仮想モデル制御で衝撃を緩和することで、四足ロボットの高速フライングトロット走行を実現した。
原題: Flying Trot Control Method for Quadruped Robot Based on Trajectory Planning ／ Hongge Wang, Hui Chai, Bin Chen 他
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足を引きずっても歩き続ける：強化学習による故障耐性四足歩行
教師-生徒強化学習で関節故障に耐える四足歩行制御器を訓練し、シミュレーションから実機へゼロショット転移できることを示した。
原題: Saving the Limping: Fault-tolerant Quadruped Locomotion via Reinforcement Learning ／ Dikai Liu, Tianwei Zhang, Jianxiong Yin 他
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動的歩行のための視覚慣性・脚オドメトリ融合
VIOと脚オドメトリをEKFで融合し、遅延を抑えた高頻度な状態推定を実現して、四足ロボットのトロットやジャンプなどの俊敏な歩行を可能にした。
原題: Visual-Inertial and Leg Odometry Fusion for Dynamic Locomotion ／ Victor Dhédin, Haolong Li, Shahram Khorshidi 他
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多様な環境軌道生成器の事前分布の発見による移動スキルの効率的学習
Quality-Diversityアルゴリズムで多様な軌道生成器の事前分布を学習し、四足歩行ロボットが様々な地形を効率的に移動できるようにした。
原題: Efficient Learning of Locomotion Skills through the Discovery of Diverse Environmental Trajectory Generator Priors ／ Shikha Surana, Bryan Lim, Antoine Cully
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丸めるだけ：量子化観測空間による動的歩行学習のメモリ効率化
観測空間を量子化することで、強化学習による歩行学習のメモリコストを最大4.2倍削減し、性能を維持できることを示した。
原題: Just Round: Quantized Observation Spaces Enable Memory Efficient Learning of Dynamic Locomotion ／ Lev Grossman, Brian Plancher
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強化学習による動的な四足歩行ロボットゴールキーパーの実現
階層型モデルフリー強化学習を用いて、四足歩行ロボットが飛んでくるボールを素早く迎撃するサッカーゴールキーパー動作を実世界で実現した。
原題: Creating a Dynamic Quadrupedal Robotic Goalkeeper with Reinforcement Learning ／ Xiaoyu Huang, Zhongyu Li, Yanzhen Xiang 他
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動的環境における二足歩行ロボットのリアルタイムナビゲーション
深度センサによる知覚・二段階プランナ・歩行制御を統合し、未知環境や動的障害物に対応する二足歩行ロボットのリアルタイム自律ナビゲーションを実現した。
原題: Real-Time Navigation for Bipedal Robots in Dynamic Environments ／ Octavian A. Donca, Chayapol Beokhaimook, Ayonga Hereid
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足元に注意：リアルタイム適応型キャラクター歩行制御
倒立振子モデルに足首トルクと可変脚長を組み合わせ、地形変化や外力にリアルタイムで適応するバランス型二足歩行制御を実現した。
原題: Watch Your Step: Real-Time Adaptive Character Stepping ／ Ben Kenwright
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エネルギー保存則を満たす平面二足歩行の安定化
仮想ホロノミック拘束を用いて衝撃のないエネルギー保存歩容を設計し、インパルス制御ポアンカレ写像で安定化する手法を提案。5リンク二足歩行の数値シミュレーションで任意の初期条件からの収束を実証。
原題: Stabilization of Energy-Conserving Gaits for Point-Foot Planar Bipeds ／ Aakash Khandelwal, Nilay Kant, Ranjan Mukherjee
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四足エージェントのための階層型分散深層強化学習アーキテクチャ
生物の階層的・分散的な運動制御に着想を得て、四足歩行エージェントを制御する新しい分散階層型強化学習アーキテクチャを提案し、集中型・分散型・階層型など5つの構成を比較して、分散化が学習効率・省エネ性・未知環境への頑健性を高めることを示した。
原題: Hierarchical Decentralized Deep Reinforcement Learning Architecture for a Simulated Four-Legged Agent ／ W. Zai El Amri, L. Hermes, M. Schilling
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CMA-MAEをスケーリングして多様な高次元コントローラを訓練
CMA-MAEを高次元にスケールさせる3つの新変種を提案し、ロボット歩行タスクで多様な高性能コントローラを効率的に訓練できることを示した。
原題: Training Diverse High-Dimensional Controllers by Scaling Covariance Matrix Adaptation MAP-Annealing ／ Bryon Tjanaka, Matthew C. Fontaine, David H. Lee 他
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GenLoco: 四足歩行ロボットのための汎用移動コントローラ
多様な形態の四足歩行ロボットに展開できる汎用移動コントローラを、形態ランダム化を用いたシミュレーション訓練により実現した研究。
原題: GenLoco: Generalized Locomotion Controllers for Quadrupedal Robots ／ Gilbert Feng, Hongbo Zhang, Zhongyu Li 他
日本語で読む → - 論文歩行者軌道予測画像認識
T2FPV: 一人称視点の歩行者軌道予測における誤差補正のためのデータセットと手法
実世界の俯瞰軌道データセットから一人称視点の歩行者軌道予測データセットを構築する手法を提案し、検出・追跡・遮蔽・視野制限による誤差を補正するモジュールCoFEを開発した。
原題: T2FPV: Dataset and Method for Correcting First-Person View Errors in Pedestrian Trajectory Prediction ／ Benjamin Stoler, Meghdeep Jana, Soonmin Hwang 他
日本語で読む → - 論文四足歩行・空中姿勢制御ロボティクス
3自由度可変慣性テールによる四足ロボットの安全着地
空中で3自由度の可変長慣性テールを振り、落下中の四足ロボットの姿勢を制御して安全に着地させる手法を提案し、シミュレーションと実験で検証した。
原題: Towards Safe Landing of Falling Quadruped Robots Using a 3-DoF Morphable Inertial Tail ／ Yunxi Tang, Jiajun An, Xiangyu Chu 他
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水平方向に揺れる質量が二足歩行性能に与える影響
上半身に水平方向へ揺れる質量を取り付けたコンパスモデルを解析し、そのダイナミクスが歩行の安定性やエネルギー効率にどう影響するかを調べた研究。
原題: Effect of the Dynamics of a Horizontally Wobbling Mass on Biped Walking Performance ／ Tomoya Kamimura, Akihito Sano
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HyperDog: ROS2とmicro-ROSを用いたオープンソース四足歩行ロボットプラットフォーム
3Dプリント部品とカーボンファイバーで作られた低コストな四足歩行ロボットHyperDogを開発し、ROS2とmicro-ROSに基づくオープンソースの制御ソフトウェアを公開した。
原題: HyperDog: An Open-Source Quadruped Robot Platform Based on ROS2 and micro-ROS ／ Nipun Dhananjaya Weerakkodi Mudalige, Iana Zhura, Ildar Babataev 他
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列挙符号化と勾配フリーヒューリスティクスによる六脚ロボットの歩容適応
六脚ロボットの歩容を列挙符号化し、5種類の勾配フリー最適化で脚故障からの高速復帰を検討。40〜60回の試行で平均2.5cmの偏差に収まる回復歩容を生成できることを示した。
原題: Towards Hexapod Gait Adaptation using Enumerative Encoding of Gaits: Gradient-Free Heuristics ／ Victor Parque
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ハイブリッド運動力学モデル予測制御による学習済み四足歩行ポリシーのゼロショット転移
強化学習で得た四足歩行ポリシーを、MPCと組み合わせることで、再学習なしに異なる機体へ転移できるフレームワークを提案した。
原題: Zero-Shot Retargeting of Learned Quadruped Locomotion Policies Using Hybrid Kinodynamic Model Predictive Control ／ He Li, Tingnan Zhang, Wenhao Yu 他
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知覚に基づく脚式ロコモーションの最近のアプローチ
脚式ロボットの自律的な不整地移動に向けて、視覚情報を活用した知覚型ロコモーションの最近の3つの手法を比較・議論した報告である。
原題: Recent Approaches for Perceptive Legged Locomotion ／ Hersh Sanghvi
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人間の歩行から二足歩行ロボットの運動へ：計画・非計画の段差降りにおける反射に着想を得た補償
人間の段差降り動作のデータを重心運動と接触力の低次元モデルで解析し、その振る舞いを二足歩行ロボットの制御に移植して、計画・非計画の段差降りをシミュレーションで実現した。
原題: From Human Walking to Bipedal Robot Locomotion: Reflex Inspired Compensation on Planned and Unplanned Downsteps ／ Joris Verhagen, Xiaobin Xiong, Aaron Ames 他
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深層畳み込みニューラルネットワークと転移学習による歩行意図予測
義足の歩行モード切替のため、深層CNNで歩行意図を予測し、転移学習で未知の被験者への適応精度を改善した研究。
原題: Deep Convolutional Neural Network and Transfer Learning for Locomotion Intent Prediction ／ Duong Le, Shihao Cheng, Robert D. Gregg 他
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DMAP: 変化する身体で歩行を学習する分散形態注意ポリシー
身体の形態が変化する環境で歩行を学習するため、固有感覚処理・関節ごとの分散制御・注意機構を組み合わせた生物模倣ポリシーDMAPを提案し、隠れた形態情報なしでオラクル並みの性能を達成した。
原題: DMAP: a Distributed Morphological Attention Policy for Learning to Locomote with a Changing Body ／ Alberto Silvio Chiappa, Alessandro Marin Vargas, Alexander Mathis
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