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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: 2020/4/1 ／ 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 →- 論文触覚ロボティクス
重なり合う光信号とデータ駆動型タッチセンシングを備えた多曲面ロボット指
透明導波路層に埋め込んだ発光・受光素子間の重なり合う光信号を計測し、深層学習で接触位置と法線力を推定する多曲面ロボット指を開発した。
原題: A Sensorized Multicurved Robot Finger with Data-driven Touch Sensing via Overlapping Light Signals ／ Pedro Piacenza, Keith Behrman, Benedikt Schifferer 他
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作業負荷に適応する触覚共有制御スキーム
半自律走行において、人間の作業負荷・視線・入力トルクにリアルタイム適応する触覚共有制御を提案し、被験者実験で負荷低減と信頼向上を確認した。
原題: A Workload Adaptive Haptic Shared Control Scheme for Semi-Autonomous Driving ／ Ruikun Luo, Yifan Weng, Yifan Wang 他
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光学式触覚センサのシミュレーションから実機への転移
TacTip光学触覚センサの柔軟体シミュレーションをUnityで構築し、ドメインランダム化により実機データなしで実世界のエッジ位置・角度を1mm未満の誤差で予測できることを示した。
原題: Sim-to-Real Transfer for Optical Tactile Sensing ／ Zihan Ding, Nathan F. Lepora, Edward Johns
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爪画像とビジュアルサーボによる拘束・非拘束把持力の比較
爪画像法とカメラ搭載ロボットアームの視覚追従で指先力を計測し、拘束・非拘束把持時の指間の力配分の違いを明らかにした。
原題: Comparison of Constrained and Unconstrained Human Grasp Forces Using Fingernail Imaging and Visual Servoing ／ Navid Fallahinia, Stephen A. Mascaro
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ロバストで知覚的な操作を実現するソフトバブルグリッパ
柔軟な把持面と高密度視触覚センシングを備えたSoft-Bubbleグリッパを開発し、せん断変位の追跡や把持中の近接姿勢推定、触覚分類を統合して家庭の散らかった環境での操作を実現した。
原題: Soft-Bubble grippers for robust and perceptive manipulation ／ Naveen Kuppuswamy, Alex Alspach, Avinash Uttamchandani 他
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カメラに触覚を：画像から表面の触覚的物理特性を推定する
多視点画像から摩擦・柔軟性・粘着・質感・熱伝導などの触覚的物理特性を推定するクロスモーダル手法を提案し、画像と触覚特性を対応付けた初のデータセットを構築した。
原題: Teaching Cameras to Feel: Estimating Tactile Physical Properties of Surfaces From Images ／ Matthew Purri, Kristin Dana
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ニューロモルフィックイベントカメラによる把持・操作時の滑り検出と抑制
イベントベース視覚を指先に搭載し、照明や振動の不確実性下でも微小な滑りを2kHzで検出し、ファジィ制御で把持力を調整して滑りを未然に防ぐシステムを提案した。
原題: Neuromorphic Event-Based Slip Detection and suppression in Robotic Grasping and Manipulation ／ Rajkumar Muthusamy, Xiaoqian Huang, Yahya Zweiri 他
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加齢と触覚：触覚刺激を体系的かつ公平に提示する手法
ロボットアームで触覚刺激を体系的・公平に提示し、加齢が触覚表面知覚に与える影響を調べる実験手法を提案・解説した論文。
原題: Aging Touch: Systematic and Unbiased Presentation of Tactile Stimuli ／ Claudio Zito
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触覚指先による把持物体の動力学推定
複数の触覚指先の力覚センシングのみを用いて、把持中の物体の摩擦・慣性パラメータを推定する手法を提案し、すべり検出による能動的摩擦推定と因子グラフによる慣性推定を実現した。
原題: In-Hand Object-Dynamics Inference using Tactile Fingertips ／ Balakumar Sundaralingam, Tucker Hermans
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触覚錯覚による撫で感覚の再現：連続刺激と皮膚ずれの比較
前腕を撫でる感覚を触覚錯覚で再現するため、離散的な押し込み刺激と横方向の皮膚ずれ刺激を比較し、皮膚ずれの方が連続的な撫で感覚を生み出すことを20名の実験で示した。
原題: Investigating Social Haptic Illusions for Tactile Stroking (SHIFTS) ／ Cara M. Nunez, Bryce N. Huerta, Allison M. Okamura 他
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シミュレーションで触覚を学ぶ：視覚型触覚センシングのためのsim-to-real戦略
視覚型触覚センサの3次元接触力分布を再現するため、シミュレーションで生成したデータのみで深層ニューラルネットを訓練し、実機へ直接転移できる手法を提案した。
原題: Learning the sense of touch in simulation: a sim-to-real strategy for vision-based tactile sensing ／ Carmelo Sferrazza, Thomas Bi, Raffaello D'Andrea
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触覚探索による接触面情報の推定
脚式ロボットが触覚探索で接地表面の形状と滑りやすさをオンライン推定し、推定品質を確率的に評価する手法を提案。シミュレーションと実機で検証した。
原題: Contact Surface Estimation via Haptic Perception ／ Hsiu-Chin Lin, Michael Mistry
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全方向適応型ソフトロボット指のためのスケーラブルな触覚センシング
柔軟なソフトロボット指の内部に光ファイバを埋め込み、適応性能を損なわずに物体の径やひずみを計測できる低コスト・防湿性の触覚センサを実現した。
原題: Scalable Tactile Sensing for an Omni-adaptive Soft Robot Finger ／ Zeyi Yang, Sheng Ge, Fang Wan 他
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NeuroTac：触覚テクスチャ認識に応用するニューロモルフィック光学触覚センサ
人間の皮膚構造を模した光学触覚センサにイベントカメラを組み合わせ、接触情報をスパイク列として出力するニューロモルフィック触覚センサを開発し、テクスチャ分類で時間ベースの符号化が高精度であることを示した。
原題: NeuroTac: A Neuromorphic Optical Tactile Sensor applied to Texture Recognition ／ Benjamin Ward-Cherrier, Nicholas Pestell, Nathan F. Lepora
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柔らかいグリッパとニューラルネットワークで触覚を獲得する：物理パラメータ推定
柔軟グリッパの指に取り付けたIMUの信号から、ニューラルネットワークを用いて把持対象物の剛性を推定するシステムを提案し、シミュレーションと実環境の両方で検証した。
原題: Gaining a Sense of Touch. Physical Parameters Estimation using a Soft Gripper and Neural Networks ／ Michał Bednarek, Piotr Kicki, Jakub Bednarek 他
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電極刺激による切断者の手の触覚・固有感覚の識別能力
義手の残存神経に電極アレイを埋め込み、刺激部位や周波数を変えて生じる手の感覚を被験者がどの程度見分けられるかを盲検試験で評価した。
原題: Discrimination Among Multiple Cutaneous and Proprioceptive Hand Percepts Evoked by Nerve Stimulation with Utah Slanted Electrode Arrays in Human Amputees ／ David M. Page, Suzanne M. Wendelken, Tyler S. Davis 他
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ロボット触覚のための最適な深層学習
光学式触覚センサを用い、物体の接触部位の相対姿勢を推定する深層学習モデルを構築。せん断などの外乱に頑健なモデルをベイズ最適化で探索した。
原題: Optimal Deep Learning for Robot Touch ／ Nathan F. Lepora, John Lloyd
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視覚型触覚センサによる布地欠陥検出
カメラとLEDと弾性層からなる視覚型触覚センサで布地表面の構造情報を取得し、色や柄に依存せず欠陥を検出するシステムを提案した。
原題: Fabric Defect Detection Using Vision-Based Tactile Sensor ／ Bin Fang, Xingming Long, Yifan Zhang 他
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OmniTact：多方向高解像度触覚センサ
複数のマイクロカメラでゲル状皮膚の多方向変形を捉える、ロボット指先用の高解像度触覚センサを開発し、コネクタ挿入や接触角推定タスクで有効性を示した論文。
原題: OmniTact: A Multi-Directional High Resolution Touch Sensor ／ Akhil Padmanabha, Frederik Ebert, Stephen Tian 他
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複数のGelsight触覚センサを備えた全駆動型ロボットハンドの設計
内面を複数のGelsight光学触覚センサで覆った2本指グリッパを設計し、多視点での表面形状・せん断応力の取得や温度・音・振動の計測、把持とハンド内操作を可能にした。
原題: Design of a Fully Actuated Robotic Hand With Multiple Gelsight Tactile Sensors ／ Achu Wilson, Shaoxiong Wang, Branden Romero 他
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触覚力覚が手内操作の自律学習に有効かはタスク依存である
3指腱駆動ハンドのシミュレーションで、触覚センサの有無や次元（なし・1D法線力・3D力ベクトル）がPPOによるボール回転操作の学習効率に与える影響を比較し、触覚情報はタスクに関連する場合にのみ有効であることを示した。
原題: The utility of tactile force to autonomous learning of in-hand manipulation is task-dependent ／ Romina Mir, Ali Marjaninejad, Francisco J. Valero-Cuevas
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触覚による器用さ：触覚フィードバックを用いた操作プリミティブ
双腕ロボットで触覚フィードバックによる閉ループ制御を行い、接触状態と物体状態を分けて制御する操作プリミティブ手法を提案し、外部外乱への反応を実機で実証した。
原題: Tactile Dexterity: Manipulation Primitives with Tactile Feedback ／ Francois R. Hogan, Jose Ballester, Siyuan Dong 他
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SwarmCloak：光強度駆動のウェアラブル触覚インタフェースを用いた2機のマイクロクアッドロータの人手への着陸
LED光の強度で振動触覚フィードバックを提示するウェアラブルデバイスを開発し、1〜2機の小型ドローンの手のひらへの着陸精度を視覚・触覚・視触覚条件で比較した研究。
原題: SwarmCloak: Landing of Two Micro-Quadrotors on Human Hands Using Wearable Tactile Interface Driven by Light Intensity ／ Evgeny Tsykunov, Ruslan Agishev, Roman Ibrahimov 他
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視覚から触覚へ：ロボットの能動的触覚探索によるクロスモーダル物体認識の転移学習
視覚で学習した物体を、触ったことのない対象でも触覚探索だけで認識できるよう、視覚と触覚の共通表現を介した転移学習手法を提案し、15物体で94.7%の精度を達成した。
原題: A Transfer Learning Approach to Cross-Modal Object Recognition: From Visual Observation to Robotic Haptic Exploration ／ Pietro Falco, Shuang Lu, Ciro Natale 他
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触覚コミュニケーションが共同意思決定を最適化し暗黙の自信共有を可能にする
触覚的に結合した2人組が知覚弁別課題を最良の個人より正確に、明示的コミュニケーションの5倍速く解き、動きのタイミングと力で暗黙に自信を共有していることを示した研究。
原題: Haptic communication optimises joint decisions and affords implicit confidence sharing ／ Giovanni Pezzulo, Lucas Roche, Ludovic Saint-Bauzel
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ガラスの機械的特性と厚さがTPaD性能に与える影響
超音波振動で指先の摩擦を変調する触覚ディスプレイTPaDについて、ガラスの密度・ヤング率・厚さが摩擦低減能力と消費電力の関係にどう影響するかを実験とモデルで調べた。
原題: How the Mechanical Properties and Thickness of Glass Affect TPaD Performance ／ Heng Xu, Michael A. Peshkin, J. Edward Colgate
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GelSight触覚センサと深層強化学習による表面追従
GelSight触覚センサの生データからエンドエフェクタの動きを直接学習する深層強化学習手法を提案し、KUKA youBotで表面追従を実現した。
原題: Surface Following using Deep Reinforcement Learning and a GelSightTactile Sensor ／ Chen Lu, Jing Wang, Shan Luo
日本語で読む → - 論文触覚/遠隔操作ロボティクス
四足ロボットの足姿勢を触覚遠隔操作で環境探索・操作する制御フレームワーク
四足ロボットの1脚と胴体を協調制御し、7自由度触覚ジョイスティックで足先の力覚探索と操作を遠隔実行できるようにした。摩擦円錐とトルク制限を考慮した操作範囲の制限で転倒や滑りを防ぐ。
原題: Bounded haptic teleoperation of a quadruped robot's foot posture for sensing and manipulation ／ Guiyang Xin, Joshua Smith, David Rytz 他
日本語で読む → - 論文触覚HCI
局所化可能なボタンクリック感の能動的横方向力フィードバックによる提示
指と面の間の静電吸着を局所的に制御し、面を動かさずに指先へリアルなボタンクリック感を提示する手法を開発し、心理物理実験で有効性を確認した。
原題: Localizable Button Click Rendering via Active Lateral Force Feedback ／ Heng Xu, Roberta L. Klatzky, Michael A. Peshkin 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
ウェアラブル触覚ブレスレットにおける法線方向・せん断方向皮膚刺激の知覚強度
手首装着型触覚デバイスで法線方向とせん断方向の刺激を比較し、法線刺激の方が硬さ弁別が容易であること、両者を知覚上等価にするにはユーザごとのキャリブレーションが必要であることを示した研究。
原題: Perceived Intensities of Normal and Shear Skin Stimuli using a Wearable Haptic Bracelet ／ Mine Sarac, Tae Myung Huh, Hojung Choi 他
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