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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: 2020/10/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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視覚と触覚の計測に基づく表面摩擦の確率的推定
視覚情報と限られた触覚探索を組み合わせ、物体全体の摩擦係数を推定する視触覚統合モデルを提案し、把持計画の改善に有効であることを示した。
原題: Probabilistic Surface Friction Estimation Based on Visual and Haptic Measurements ／ Tran Nguyen Le, Francesco Verdoja, Fares J. Abu-Dakka 他
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イベント駆動型視触覚センシングとロボット学習
生物に着想を得たイベントベース触覚センサNeuTouchとイベントカメラを組み合わせ、スパイキングニューラルネットで容器分類と回転滑り検出を行う視触覚知覚システムを提案した論文。
原題: Event-Driven Visual-Tactile Sensing and Learning for Robots ／ Tasbolat Taunyazov, Weicong Sng, Hian Hian See 他
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LinkRing：指先に多点・多様な触覚刺激を提示するウェアラブル触覚ディスプレイ
2つの5節リンク機構で指先に2点接触を実現し、せん断力・ねじり・滑り・圧力を提示できる軽量ウェアラブル触覚ディスプレイを開発し、接触点位置と滑り速度の弁別実験で高い認識性能を示した。
原題: LinkRing: A Wearable Haptic Display for Delivering Multi-contact and Multi-modal Stimuli at the Finger Pads ／ Aysien Ivanov, Daria Trinitatova, Dzmitry Tsetserukou
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触覚ロボティクスのための深層強化学習：点字キーボードでタイピングを学習する
触覚画像のみを観測として用い、実機ロボットで点字キーボードのタイピングを深層強化学習で学習させる環境と4段階のタスクを提案し、シミュレーションでは全タスク、実機では4タスク中3タスクの学習に成功した。
原題: Deep Reinforcement Learning for Tactile Robotics: Learning to Type on a Braille Keyboard ／ Alex Church, John Lloyd, Raia Hadsell 他
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GelTip：指型全方位光学触覚センサ
指の形をした光学式触覚センサGelTipを提案し、表面の任意の位置で接触を検知できることを示した論文。接触位置の推定誤差は平均約5mm、最良で1mm未満を達成した。
原題: GelTip: A Finger-shaped Optical Tactile Sensor for Robotic Manipulation ／ Daniel Fernandes Gomes, Zhonglin Lin, Shan Luo
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RoomShift: 家具移動ロボット群によるVR向け部屋スケール動的触覚環境
シザーリフト付きルンバ9台の群れで家具を持ち上げ・移動・配置し、VR空間の変化に合わせて実物の家具配置を動的に再構成する部屋スケールの触覚提示システムを構築した。
原題: RoomShift: Room-scale Dynamic Haptics for VR with Furniture-moving Swarm Robots ／ Ryo Suzuki, Hooman Hedayati, Clement Zheng 他
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接触を考慮した制御器による相補性系の安定化
接触ダイナミクスの相補性構造を利用し、触覚情報を組み込んだ非組合せ的な制御フレームワークを提案。多接触系の安定な制御則を最適化で自動合成できることを数値例と実験で示した。
原題: Stabilization of Complementarity Systems via Contact-Aware Controllers ／ Alp Aydinoglu, Philip Sieg, Victor M. Preciado 他
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指紋構造で初期滑りを誘発する生体模倣触覚センサ
人間の指紋を模した同心円状の隆起を光学式触覚センサに追加し、物体把持時に生じる部分的な滑り(初期滑り)を誘発・検出して、物体の落下を事前に防げることを示した論文。
原題: A Biomimetic Tactile Fingerprint Induces Incipient Slip ／ Jasper W. James, Stephen J. Redmond, Nathan F. Lepora
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触覚の足先で歩く：歩行ロボット向けTacTip足裏センサ
高解像度の生体模倣触覚センサTacTipを用いた、頑丈で安価な歩行ロボット用触覚足を開発し、四足ロボットの平均台歩行で転落防止効果を実証した。
原題: Walking on TacTip toes: A tactile sensing foot for walking robots ／ Elizabeth A. Stone, Nathan F. Lepora, David A. W. Barton
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触覚SGNet: イベントベース触覚物体認識のためのスパイキンググラフニューラルネットワーク
イベント駆動型電子皮膚からの触覚データをグラフ構造に整理し、スパイキンググラフ畳み込みネットワークで物体認識する手法を提案。2つの触覚データセットで約90%の高精度を達成した。
原題: TactileSGNet: A Spiking Graph Neural Network for Event-based Tactile Object Recognition ／ Fuqiang Gu, Weicong Sng, Tasbolat Taunyazov 他
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触覚テクスチャ認識のための時空間アテンションモデル
触覚画像の空間的な注目領域と触覚系列の時間的相関の両方に着目する時空間アテンションモデルを提案し、布地テクスチャ100種の識別で認識精度を最大18.8%向上させた。
原題: Spatio-temporal Attention Model for Tactile Texture Recognition ／ Guanqun Cao, Yi Zhou, Danushka Bollegala 他
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視覚と触覚による3D形状再構成
ロボットハンドの触覚と視覚を統合し、チャートベースの手法で物体の3D形状を再構成する研究。触覚情報が接触部位周辺の再構成も改善することを示した。
原題: 3D Shape Reconstruction from Vision and Touch ／ Edward J. Smith, Roberto Calandra, Adriana Romero 他
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触覚フィードバックのための反応的動作モデルを教師あり学習と強化学習で獲得する枠組み
タスクのデモを動作プリミティブに分割し、適応動作のデモから初期フィードバックモデルを学習した後、少数の実機試行で強化学習により微調整する枠組みを提案し、人型ロボットの触覚フィードバックタスクで評価した。
原題: Supervised Learning and Reinforcement Learning of Feedback Models for Reactive Behaviors: Tactile Feedback Testbed ／ Giovanni Sutanto, Katharina Rombach, Yevgen Chebotar 他
日本語で読む → - 論文視覚触覚融合ロボティクス
視覚触覚融合知覚による変形物体の把持状態評価
視覚と触覚を3D畳み込みで融合するネットワークを構築し、変形物体の把持状態（滑り・適切・過剰）を99.97%の精度で分類した。
原題: Grasp State Assessment of Deformable Objects Using Visual-Tactile Fusion Perception ／ Shaowei Cui, Rui Wang, Junhang Wei 他
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物理ベースとデータ駆動の枠組みによる触覚信号の解釈と予測
BioTac触覚センサの大規模データセットと3D有限要素モデルを構築し、生信号から高密度変形場をニューラルネットで予測する手法を提案した。
原題: Interpreting and Predicting Tactile Signals via a Physics-Based and Data-Driven Framework ／ Yashraj S. Narang, Karl Van Wyk, Arsalan Mousavian 他
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触覚刺激機構を組み込んだグリッパのための新規把持力計測コンセプト：設計・検証・ユーザスタディ
触覚刺激機構を内蔵したグリッパで、単一の力センサにより左右の把持力を計測する新手法を開発し、精度検証とユーザ実験で有効性を示した論文。
原題: A Novel Grip Force Measurement Concept for Tactile Stimulation Mechanisms -- Design, Validation, and User Study ／ Guy Bitton, Ilana Nisky, David Zarrouk
日本語で読む → - 論文触覚HCI
TeslaMirror：VRで形状と質感を提示する多刺激型ハプティックディスプレイ
ウェアラブル端末なしで圧力・振動・電気触覚を組み合わせ、VR物体の位置・形状・質感をリアルタイム提示するハイブリッド触覚ディスプレイを提案し、6自由度ロボットのデジタルツインで表面を適応制御した。
原題: TeslaMirror: Multistimulus Encounter-Type Haptic Display for Shape and Texture Rendering in VR ／ Aleksey Fedoseev, Akerke Tleugazy, Luiza Labazanova 他
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偏心配置イメージングプローブを統合したFBG式三軸力センサ
気管支鏡ロボット向けに、円錐基板側面に3つのFBGセンサを配置し、内腔を大きく偏心させて柔軟なイメージングプローブを通せる三軸力センサを開発。SVMとガウスカーネルによる非線形デカップリングで高精度化し、組織試験で実現可能性を示した。
原題: FBG-Based Triaxial Force Sensor Integrated with an Eccentrically Configured Imaging Probe for Endoluminal Optical Biopsy ／ Zicong Wu, Anzhu Gao, Ning Liu 他
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柔軟な螺旋メタサーフェスによる多用途触覚インターフェース
複数の「ピクセル」で入力変位と力を局所増幅し、広い周波数帯で複雑な触覚パターンを皮膚に提示できる柔軟メタサーフェスを開発した。
原題: A flexible spiraling-metasurface as a versatile haptic interface ／ Osama R. Bilal, Vincenzo Costanza, Ali Israr 他
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温感提示と接触検知を両立する柔軟ロボットカバー
導電パイプに温水を循環させて表面温度を制御し、接触時の熱変化から人の触れを推定できる柔らかいロボットカバーを試作し、温度制御と接触検知の実験で有効性を確認した。
原題: A Soft Robotic Cover with Dual Thermal Display and Sensing Capabilities ／ Yukiko Osawa, Abderrahmane Kheddar
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FootTile：軟弱地形で力と圧力中心を計測する堅牢な足裏センサ
軟弱地形でも使える小型軽量の足裏センサFootTileを開発し、単体性能・圧力中心計測・粒状地盤での歩行時床反力推定を検証した。防水性を示す泥中での計測例も報告。
原題: FootTile: a Rugged Foot Sensor for Force and Center of Pressure Sensing in Soft Terrain ／ Felix Ruppert, Alexander Badri-Spröwitz
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社会的文脈における全身ハプティック・ヒューマンロボット相互作用の学習
全身接触を含む人とロボットの社会的ハプティック相互作用を、デモンストレーションから学習する枠組みを提案し、61個の力覚センサを備えた双腕ロボットでハグ動作の汎化性能を実証した。
原題: Learning Whole-Body Human-Robot Haptic Interaction in Social Contexts ／ Joseph Campbell, Katsu Yamane
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スパイキング触覚MNIST：ニューロモルフィック触覚データセット
ニューロモルフィック触覚センサー上で人が手書き数字を書いた際のイベントデータを収集し、ST-MNISTデータセットとして公開。人工ニューラルネットとスパイキングニューラルネットで分類精度のベンチマークを提示した。
原題: ST-MNIST -- The Spiking Tactile MNIST Neuromorphic Dataset ／ Hian Hian See, Brian Lim, Si Li 他
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触覚力覚フィードバックによるポリリズム両手協調トレーニング
触覚デバイスを用いて2:3のポリリズム比で両手を独立に動かす訓練を行い、被験者が5分未満の適応訓練でスコアを向上させた。
原題: Polyrhythmic Bimanual Coordination Training using Haptic Force Feedback ／ Ramy Mounir, Kyle Reed
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巧みなロボット操作のための柔らかく丸い高解像度触覚指先センサ
光パイピングによる指向性照明を用いて、Allegroハンドの標準的な丸い指先と交換可能な高解像度触覚センサを開発し、接触面の高解像度マップを取得して巧みな操作タスクを支援できることを示した。
原題: Soft, Round, High Resolution Tactile Fingertip Sensors for Dexterous Robotic Manipulation ／ Branden Romero, Filipe Veiga, Edward Adelson
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視覚遮断環境における四足歩行のための触覚的逐次モンテカルロ自己位置推定
カメラやLiDARが使えない環境で、四足ロボットの足の接触情報と事前地図から逐次モンテカルロ法により自己位置を推定する手法を開発し、ANYmalで実機検証した。
原題: Haptic Sequential Monte Carlo Localization for Quadrupedal Locomotion in Vision-Denied Scenarios ／ Russell Buchanan, Marco Camurri, Maurice Fallon
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DIGIT: ハンド内マニピュレーションのための低コスト・コンパクト・高解像度触覚センサの新設計
多指ハンドに搭載可能な小型・低コスト・高解像度の視覚型触覚センサDIGITを開発し、深層学習ベースの制御器でガラスビー玉のハンド内操作を実現した。設計はオープンソース化されている。
原題: DIGIT: A Novel Design for a Low-Cost Compact High-Resolution Tactile Sensor with Application to In-Hand Manipulation ／ Mike Lambeta, Po-Wei Chou, Stephen Tian 他
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信号非依存ノイズが非同一位置の力覚フィードバックに与える影響の評価
脳波インターフェースのノイズを模した3段階のノイズを非同一位置の力覚フィードバックに加え、健常者が仮想環境内のくぼみ位置を探索する実験を行い、高ノイズ時に誤差や移動速度が増加することを示した。
原題: Evaluation of Non-Collocated Force Feedback Driven by Signal-Independent Noise ／ Zonghe Chua, Allison M. Okamura, Darrel R. Deo
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表面ハプティクスのレビュー：触覚効果をタッチ面に実現する技術
振動・静電・超音波の3方式を中心に、受動的なタッチ面を能動化する表面ハプティクス技術と知覚・応用・課題を概観したレビュー。
原題: A Review of Surface Haptics:Enabling Tactile Effects on Touch Surfaces ／ Cagatay Basdogan, Frederic Giraud, Vincent Levesque 他
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ドローン遠隔操作用の装着型触覚インターフェース
データグローブによる手の動きでのドローン操作と触覚フィードバックを組み合わせた装着型インターフェースを開発し、36名のユーザー研究で視界制限下での操作性向上を実証した。
原題: Hand-worn Haptic Interface for Drone Teleoperation ／ Matteo Macchini, Thomas Havy, Antoine Weber 他
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