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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: 2022/3/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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四足歩行のためのトルク制御学習
四足ロボットの歩行制御において、PDコントローラを介さずRLポリシーが直接関節トルクを高頻度で出力するトルクベースの学習フレームワークを提案し、sim-to-realで検証した。
原題: Learning Torque Control for Quadrupedal Locomotion ／ Shuxiao Chen, Bike Zhang, Mark W. Mueller 他
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片脚剛性外乱に対する3D Dual-SLIPモデルのロバスト動的歩行：柔軟地形上の二足歩行に向けて
柔軟地形での安定歩行のため、支持脚の剛性を調整する生体力学に着想を得た制御器を提案し、3D Dual-SLIPモデルを可変剛性・減衰の柔軟面に拡張してLQRより低剛性までロバストに歩行できることを示した。
原題: Robust Dynamic Walking for a 3D Dual-SLIP Model under One-Step Unilateral Stiffness Perturbations: Towards Bipedal Locomotion over Compliant Terrain ／ Chrysostomos Karakasis, Ioannis Poulakakis, Panagiotis Artemiadis
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連結行列リー群上の誤差状態モデル予測制御による脚式ロボット制御
リー代数上で線形化した誤差追従ダイナミクスを用い、回転と位置の同時収束を高速化する新しい誤差状態MPCを提案し、四足ロボットの姿勢・歩行制御で検証した。
原題: An Error-State Model Predictive Control on Connected Matrix Lie Groups for Legged Robot Control ／ Sangli Teng, Dianhao Chen, William Clark 他
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敵対的モーションプライアが複雑な報酬関数の代替となる
モーションキャプチャデータから学習したスタイル報酬をタスク報酬と組み合わせ、複雑な手設計報酬なしに実機四足ロボットへ転移可能な自然な歩容を獲得した研究。
原題: Adversarial Motion Priors Make Good Substitutes for Complex Reward Functions ／ Alejandro Escontrela, Xue Bin Peng, Wenhao Yu 他
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歩行者の停止・発進予測のためのハイブリッド特徴融合
歩行者の急な停止や発進を予測する新タスクを提案し、複数データセットを統合したベンチマークTRANSと、映像と属性を段階的に融合するハイブリッドモデルを構築した。
原題: Pedestrian Stop and Go Forecasting with Hybrid Feature Fusion ／ Dongxu Guo, Taylor Mordan, Alexandre Alahi
日本語で読む → - 論文四足歩行ロボティクス
脊椎関節を有する四足歩行ロボットのモデリングと全身ダイナミクスシミュレーション環境の構築
脊椎関節付き四足ロボットの運動学・動力学モデルをラグランジュ法で導出し、MATLAB/Simulink上に精密な接触モデルを含む全身シミュレーション環境を構築した論文。
原題: Modeling of a Quadruped Robot with Spine Joints and Full-Dynamics Simulation Environment Construction ／ Omer Kemal Adak, Beste Bahceci, Kemalettin Erbatur
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
進化アルゴリズムで実現する不整地対応の六脚歩行
ランダムな段差や障害物を含む不整地コースの物理シミュレーション上で、速度と安定性を同時に評価する適応度関数を用いて六脚ロボットの歩容パラメータを進化させ、脚ごとに特化した安定歩行制御を獲得した。
原題: Leveraging Evolutionary Algorithms for Feasible Hexapod Locomotion Across Uneven Terrain ／ Jack Vice, Gita Sukthankar, Pamela K. Douglas
日本語で読む → - 論文強化学習/歩行ロボティクス
複数の敵対的モーションプライアを活用した強化学習による高度スキル獲得
敵対的モーションプライアを複数スタイルに拡張し、車輪脚四脚ロボットで歩行やしゃがみ、四脚・二脚切替などのスキルを実機検証した研究。
原題: Advanced Skills through Multiple Adversarial Motion Priors in Reinforcement Learning ／ Eric Vollenweider, Marko Bjelonic, Victor Klemm 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
歩行ポリシーに基づく3次元ボクセル表現を用いた走破性学習
物理シミュレータで大量の歩行経験を収集し、3Dボクセル占有マップから歩行ポリシーに適した走破性コストを予測する疎畳み込みネットワークを学習、脚式ロボットの経路計画に応用した。
原題: Locomotion Policy Guided Traversability Learning using Volumetric Representations of Complex Environments ／ Jonas Frey, David Hoeller, Shehryar Khattak 他
日本語で読む → - 論文歩行者行動データセット画像認識
歩行者データ収集のための可搬で大規模なシステムの提案
可搬なデータ収集システムと半自動ラベリングパイプラインを提案し、歩行者行動研究用の大規模データセット(TBD)を公開した。
原題: Towards Rich, Portable, and Large-Scale Pedestrian Data Collection ／ Allan Wang, Abhijat Biswas, Henny Admoni 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
昆虫の脚に着想を得たロボット脚
甲虫の複雑な跗節構造を模倣し、腱駆動の球関節構造で柔軟性と剛性を両立させたロボット脚を開発、メッシュ面での歩行を実現した。
原題: A robotic leg inspired from an insect leg ／ P. Thanh Tran-Ngoc, Leslie Ziqi Lim, Jia Hui Gan 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
走破性評価を用いた不整地におけるヒューマノイドの経路計画
2.5D高さマップ上で二足歩行の特性をコスト関数に組み込み、A*探索と最適化の二段階で滑らかで衝突のない経路を計画する手法を提案し、Atlasロボットで実証した。
原題: Humanoid Path Planning over Rough Terrain using Traversability Assessment ／ Stephen McCrory, Bhavyansh Mishra, Jaehoon An 他
日本語で読む → - 論文歩行誘導ロボットロボティクス
視覚障害者向け四足歩行誘導ロボット：快適性に基づくアプローチ
視覚障害者を快適に誘導するため、牽引力を調整できる装置と人間の運動モデルに基づく力計画・ロボット制御を備えた四足歩行誘導ロボットを開発し、実環境で検証した。
原題: Quadruped Guidance Robot for the Visually Impaired: A Comfort-Based Approach ／ Yanbo Chen, Zhengzhe Xu, Zhuozhu Jian 他
日本語で読む → - 論文歩行支援外骨格ロボティクス
EXOSMOOTH：滑らかな歩行支援のための革新的外骨格制御の検証（足関節駆動の有無を含む）
下肢外骨格の滑らかな支援制御と足関節駆動の役割を検証するEXOSMOOTHプロジェクトを紹介し、健常者15名の予備実験で足関節駆動がユーザートルクを最大85Nm軽減しうることを示した。
原題: EXOSMOOTH: Test of Innovative EXOskeleton Control for SMOOTH Assistance, With and Without Ankle Actuation ／ Vittorio Lippi, Alessandro Filippeschi, Cristian Camardella 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
慣性形状化を活用した俊敏な四足歩行のための運動量考慮型軌道最適化と制御
重心ダイナミクスと全身軌道最適化を交互に解く階層型オフライン計画と、重心ダイナミクスの線形変換に基づく凸MPCを組み合わせ、四足ロボットのアクロバティックな動きを実現した研究。
原題: Momentum-Aware Trajectory Optimization and Control for Agile Quadrupedal Locomotion ／ Ziyi Zhou, Bruce Wingo, Nathan Boyd 他
日本語で読む → - 論文歩行・車輪移動ロボット制御ロボティクス
脚の補助インパルス駆動を用いた障害物横断のための自律バイクボット制御
脚による補助的なインパルス駆動を組み合わせ、段差状の障害物を安定して乗り越える自律バイクボットの制御手法を提案し、実験で有効性を示した論文。
原題: Autonomous Bikebot Control for Crossing Obstacles with Assistive Leg Impulsive Actuation ／ Feng Han, Xinyan Huang, Zenghao Wang 他
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ヒラメ筋と腓腹筋のバネ腱で実現する高速ヒト様二足歩行ロボット
ヒラメ筋と腓腹筋の腱を線形バネで模した小型二足歩行ロボットを開発し、バネ配置が足首パワー増幅や関節協調、歩行速度・効率に与える影響を実機実験で調べた。
原題: Gastrocnemius and Power Amplifier Soleus Spring-Tendons Achieve Fast Human-like Walking in a Bipedal Robot ／ Bernadett Kiss, Emre Cemal Gonen, An Mo 他
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着地位置制約を守る二足歩行の動的歩行をsim-to-realで学習
強化学習で二足ロボットの動的歩行制御器を訓練し、外部から指定された着地位置に応答できるようにした。Cassieでシミュレーションと実機の両方で性能を示し、次の着地位置を予測するモデルも教師あり学習で構築した。
原題: Sim-to-Real Learning of Footstep-Constrained Bipedal Dynamic Walking ／ Helei Duan, Ashish Malik, Jeremy Dao 他
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失敗余裕制約を用いた俊敏な脚式移動の動作計画
閉形式解を持たない動的モデルに対し、データ駆動で成功/失敗境界までの距離を近似する失敗余裕関数を制約に組み込み、実時間で足配置を最適化する動作計画手法を提案した。
原題: Motion Planning for Agile Legged Locomotion using Failure Margin Constraints ／ Kevin Green, John Warila, Ross L. Hatton 他
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エネルギー保存脚式系における歩容の接続
エネルギー保存型の脚式モデルにおいて、歩容の集合がエネルギー準位でパラメータ化された1次元部分多様体の連結空間をなすことを示し、数値継続法で歩容族を同定・接続する枠組みを提案した論文。
原題: Connecting Gaits in Energetically Conservative Legged Systems ／ Maximilian Raff, Nelson Rosa, C. David Remy
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ベイズ最適化とハイブリッドゼロダイナミクスを組み合わせた二足歩行制御の安全なパラメータ学習
ベイズ最適化とHZDを組み合わせ、シミュレーションと実機の両方で二足歩行ロボットの制御パラメータを安全制約付きで学習する枠組みを提案し、Cassieで歩行の滑らかさと追従誤差の改善を実証した。
原題: Bayesian Optimization Meets Hybrid Zero Dynamics: Safe Parameter Learning for Bipedal Locomotion Control ／ Lizhi Yang, Zhongyu Li, Jun Zeng 他
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ステップ調整機能を備えたヒューマノイド歩行のためのオンライン非線形重心MPC
重心ダイナミクスに基づく非線形モデル予測制御で、単脚・両脚支持期の接地位置をオンライン調整し、跳躍・走行・外乱下の歩行を実現した研究。
原題: Online Non-linear Centroidal MPC for Humanoid Robot Locomotion with Step Adjustment ／ Giulio Romualdi, Stefano Dafarra, Giuseppe L'Erario 他
日本語で読む → - 論文歩行者モデリングロボティクス
意図・待機・横断：現実的な歩行者横断行動のモデリングに向けて
歩行者の個人特性や交通環境に基づく意思決定をルール化し、文脈や知覚ノイズを考慮したTTC計算で現実的な横断判断を再現するエージェントベース歩行者モデルを提案した論文。
原題: Intend-Wait-Cross: Towards Modeling Realistic Pedestrian Crossing Behavior ／ Amir Rasouli, Iuliia Kotseruba
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一貫性に基づく模倣と適応：深層強化学習で四足ロボットが動画から動物の動きを模倣
動物の動画からキーポイントを抽出し、動きの一貫性を報酬にした深層強化学習で四足ロボットに歩容を学習・実機転移させる手法を提案。
原題: Imitation and Adaptation Based on Consistency: A Quadruped Robot Imitates Animals from Videos Using Deep Reinforcement Learning ／ Qingfeng Yao, Jilong Wang, Shuyu Yang 他
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全身ダイナミクスを用いた非線形モデル予測制御による平面二足歩行のオンライン歩容生成
二足ロボットの全身剛体ダイナミクスをオンラインの非線形モデル予測制御に組み込み、オフライン歩容との併用も可能にして多様な歩行を実現し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Planar Bipedal Locomotion with Nonlinear Model Predictive Control: Online Gait Generation using Whole-Body Dynamics ／ Manuel Y. Galliker, Noel Csomay-Shanklin, Ruben Grandia 他
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脚式ロボットの俊敏な機動：予測制御アプローチ
触覚情報と全身ダイナミクスを考慮したハイブリッド予測制御器を提案し、ANYmalロボットが実環境で俊敏な機動を生成・実行できることを示した。
原題: Agile Maneuvers in Legged Robots: a Predictive Control Approach ／ Carlos Mastalli, Wolfgang Merkt, Guiyang Xin 他
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スケールと移動：非可逆な縦方向抗力
ヘビの鱗のような構造が生む前後方向の抗力差に着目し、鱗付き単関節波動運動系の幾何学モデルを構築して、移動効率の理解に必要な特徴を明らかにした論文。
原題: Scales and Locomotion: Non-Reversible Longitudinal Drag ／ Quinten Konyn, Ross L. Hatton
日本語で読む → - 論文歩行者予測ロボティクス
自己教師あり継続学習による歩行者予測モデルの改善
ロボットの検出・追跡パイプラインから得られる歩行者データのオンラインストリームを活用し、破滅的忘却を防ぐ正則化と過去例の再学習を組み合わせた自己教師あり継続学習で、未知環境でも歩行者予測モデルを継続的に改善する手法を提案した。
原題: Improving Pedestrian Prediction Models with Self-Supervised Continual Learning ／ Luzia Knoedler, Chadi Salmi, Hai Zhu 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
自動残差強化学習による多モード脚式移動フレームワーク
四足ロボットに支持構造と遷移戦略を追加し、自動残差強化学習で二足歩行制御を学習させることで、四足と二足の両モードで歩行可能にするフレームワークを提案した。
原題: Multi-Modal Legged Locomotion Framework with Automated Residual Reinforcement Learning ／ Chen Yu, Andre Rosendo
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動的剛体面上の脚式移動のための線形倒立振子モデル
動く剛体面（DRS）上での脚式ロボット移動を扱うため、線形倒立振子モデルを拡張したDRS-LIPとその効率的な近似解析解を提案し、軌道計画フレームワークを構築して四足ロボットで実証した。
原題: DRS-LIP: Linear Inverted Pendulum Model for Legged Locomotion on Dynamic Rigid Surfaces ／ Amir Iqbal, Sushant Veer, Yan Gu
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