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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: 2021/12/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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Omni-Roach：大型障害物の踏破と自己復帰が可能な脚式ロボット
ゴキブリの運動戦略に着想を得て、翼・尾・6本の柔軟脚を備えたRHexベースのロボットを開発し、柱・段差・溝・柔軟梁などの多様な大型障害物の踏破と自己復帰を実現した。
原題: Omni-Roach: A legged robot capable of traversing multiple types of large obstacles and self-righting ／ Jonathan Mi, Yaqing Wang, Chen Li
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適応カリキュラムとダイナミクスランダム化による強化学習を用いた故障許容型四足ロボット制御
アクチュエータ故障を想定したランダム化と適応カリキュラムを組み合わせた強化学習で、故障検知やポリシー切替なしに頑健に歩行できる単一ポリシーを四足ロボット向けに学習した論文。
原題: Reinforcement Learning with Adaptive Curriculum Dynamics Randomization for Fault-Tolerant Robot Control ／ Wataru Okamoto, Hiroshi Kera, Kazuhiko Kawamoto
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全方向ジャンプを活用した高速で信頼性の高い四脚ロボットの動作計画
全方向ジャンプの軌道最適化をリアルタイムで解き、その結果を低次元のジャンプ可否分類器に埋め込むことで、動的で信頼性の高い長期的動作計画を生成する階層型フレームワークを提案し、Mini Cheetah Visionで実機検証した。
原題: Rapid and Reliable Quadruped Motion Planning with Omnidirectional Jumping ／ Matthew Chignoli, Savva Morozov, Sangbae Kim
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重心ダイナミクスプランナの模倣による地形適応型四脚歩行の学習
非線形ソルバが手続き生成地形上で計画した軌道を模倣学習させることで、精密な足置きを要する難地形を動的に踏破できる地形適応型四脚ロボット制御器を獲得した研究。
原題: Learning Coordinated Terrain-Adaptive Locomotion by Imitating a Centroidal Dynamics Planner ／ Philemon Brakel, Steven Bohez, Leonard Hasenclever 他
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遷移モーションテンソル：物理シミュレーション環境における多様で制御可能なエージェントのためのデータ駆動型アプローチ
複数の運動スキルを持つ物理シミュレーションエージェント間の遷移をデータ駆動で生成する「遷移モーションテンソル」を提案し、四足・二足歩行で複雑な運動計画を実現した。
原題: Transition Motion Tensor: A Data-Driven Approach for Versatile and Controllable Agents in Physically Simulated Environments ／ Jonathan Hans Soeseno, Ying-Sheng Luo, Trista Pei-Chun Chen 他
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脚式ロボットのための転倒防止・復帰システムの設計と制御
直動脚式ロボット向けに、透明モード・支持力補助・転倒時の自動キャッチ＆リセットの3モードを持つワイヤ駆動型サポートシステムを設計し、二足歩行ロボットRAMoneで性能を評価した論文。
原題: Design and Control of a Recovery System for Legged Robots ／ Kevin Green, Nils Smit-Anseeuw, Rodney Gleason 他
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エネルギー消費の最小化が脚式ロボットの歩容を創発させる
機械的エネルギー消費を最小化するように学習させることで、実機の四足ロボットに速度に応じた自然な歩容（整地では馬や羊に似た構造的歩容、不整地では非構造的歩容）が創発することをシミュレーションと実機で示した論文。
原題: Minimizing Energy Consumption Leads to the Emergence of Gaits in Legged Robots ／ Zipeng Fu, Ashish Kumar, Jitendra Malik 他
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滑りやすい路面での二足歩行ロボットの押し出し復帰のための歩幅調整
路面摩擦の制約を考慮し、各歩行開始時に歩幅と歩行周期を調整することで滑りを防ぎながら外乱からの復帰を実現する制御器を提案した論文。
原題: Footstep Adjustment for Biped Push Recovery on Slippery Surfaces ／ Erfan Ghorbani, Hossein Karimpour, Venus Pasandi 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
中遊脚期の足首トルクは定常歩行のエネルギー消費を削減しない
足首トルクが中遊脚期のエネルギーコストを下げるかをSLIPモデルと軌道最適化で検証し、大半の歩行では効果がなく、接地走行から空中走行への遷移付近の狭い範囲でのみ有効と示した。
原題: Ankle Torque During Mid-Stance Does Not Lower Energy Requirements of Steady Gaits ／ Mike Hector, Kevin Green, Burak Sencer 他
日本語で読む → - 論文歩行者リスク予測ロボティクス
自動運転車向け歩行者の時空間リスクレベル予測：データ駆動型アプローチ
車載視点の歩行者データからLSTMで軌道を予測し、クラスタリングと分類で歩行者のリスクレベルを推定するシステムを提案した論文。
原題: Prediction of Pedestrian Spatiotemporal Risk Levels for Intelligent Vehicles: A Data-driven Approach ／ Zheyu Zhang, Boyang Wang, Chao Lu 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
四足歩行における最適化不要な接地力制約の充足
四足ロボットHusky Carbonに対し、監督制御器とExplicit Reference Governorを用いて、高コストな最適化計算なしに接地反力制約を満たす制御手法を提案した。
原題: Optimization-free Ground Contact Force Constraint Satisfaction in Quadrupedal Locomotion ／ Eric Sihite, Pravin Dangol, Alireza Ramezani
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BLUE: 3D動的歩行が可能な2足歩行ロボット
6自由度の脚機構とポイントフット、直列弾性アクチュエータを備えた3D環境で動く2足歩行ロボットを設計・試作し、起立保持を実験で確認した。
原題: BLUE: A 3D Dynamic Bipedal Robot ／ German Vargas, Margarita Berrio, Jaime Arcos-Legarda
日本語で読む → - 論文歩行HCI
音声対話機能を備えた四足歩行ロボット盲導犬
四足歩行ロボットが音声インターフェースを通じて人とコミュニケーションしながら目的地まで誘導するシステムを開発した。
原題: Quadrupedal Robotic Guide Dog with Vocal Human-Robot Interaction ／ Kavan Mehrizi
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学び続ける脚式ロボット：実世界での移動ポリシーのファインチューニング
実世界での強化学習により脚式ロボットの移動ポリシーを効率的かつ安全にファインチューニングするシステムを提案し、A1四足歩行ロボットが屋外芝生や屋内の多様な地形で複数の移動スキルを自律的に改善できることを示した。
原題: Legged Robots that Keep on Learning: Fine-Tuning Locomotion Policies in the Real World ／ Laura Smith, J. Chase Kew, Xue Bin Peng 他
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MIT Mini Cheetahのリアルタイム最適着地制御
接触スケジュールを事前指定せず、最適な着地姿勢と反力をリアルタイムに決定する四脚ロボットの着地制御を提案し、シミュレーションで最大8m、実機で最大2mの落下からの復帰を実現した。
原題: Real-time Optimal Landing Control of the MIT Mini Cheetah ／ Se Hwan Jeon, Sangbae Kim, Donghyun Kim
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軟弱地盤を跳ぶ単脚ホッパーのモデル化・シミュレーション・最適化
粒状体のDEMシミュレーションとRFTモデルを組み合わせ、柔らかい地面での単脚ホッパーの跳躍高さ制御を実現した研究。
原題: Modeling, simulation, and optimization of a monopod hopping on yielding terrain ／ Juntao He
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ピクセルから跳躍を学ぶ：視覚誘導型の俊敏な四脚ロコモーション
視覚入力から地面反力をモデルベースで最適化しつつ強化学習で跳躍などの俊敏動作を獲得するDepth-based Impulse Controlを提案し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Learning to Jump from Pixels ／ Gabriel B. Margolis, Tao Chen, Kartik Paigwar 他
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例示なしでリアルな脚式移動を学習する適応的アプローチ
バネ付き倒立振子モデルを参照に強化学習を導くことで、モーションキャプチャや形態制約なしに二足・四足ロボットの自然で省エネな歩容を学習する汎用手法を提案。
原題: An Adaptable Approach to Learn Realistic Legged Locomotion without Examples ／ Daniel Ordonez-Apraez, Antonio Agudo, Francesc Moreno-Noguer 他
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二足歩行ロボットの押され復帰のための反応的意思決定とロバスト運動計画
二足歩行ロボットが外力で押された際の復帰動作を、時相論理に基づく反応的意思決定と全身力学・脚衝突制約を考慮した軌道最適化をビヘイビアツリーで統合して生成するフレームワークを提案した。
原題: Reactive Locomotion Decision-Making and Robust Motion Planning for Real-Time Perturbation Recovery ／ Zhaoyuan Gu, Nathan Boyd, Ye Zhao
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周期的ハイブリッド軌道を安定化するハイブリッドイベント整形
跳躍行列（saltation matrix）を用いてハイブリッドイベントが安定性に与える影響を解析し、イベント時の形状パラメータを最適化することで連続フィードバックなしに安定な周期軌道を生成する手法を提案した。
原題: Hybrid Event Shaping to Stabilize Periodic Hybrid Orbits ／ James Zhu, Nathan J. Kong, George Council 他
日本語で読む → - 論文歩行制御
部分観測環境における二足歩行ロボットの安全なタスク・動作統合計画
動的障害物と不整地を含む部分観測環境で、LTLに基づく高レベル計画と足配置制御を階層統合し、二足歩行の安全なナビゲーションを実現するTAMPフレームワークを提案・検証した。
原題: Integrated Task and Motion Planning for Safe Legged Navigation in Partially Observable Environments ／ Abdulaziz Shamsah, Zhaoyuan Gu, Jonas Warnke 他
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Stanford Pupper：研究ベンチマークと教育のための低コスト敏捷四足歩行ロボット
2000ドル以下・8時間以内で自作できるオープンソース四足歩行ロボットを開発し、高速走行と不整地対応の2つのベンチマークとリーダーボードを提案した論文。
原題: Stanford Pupper: A Low-Cost Agile Quadruped Robot for Benchmarking and Education ／ Nathan Kau
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視覚支援による離散地形上の動的4脚歩行：運動ライブラリの活用
RGB-Dカメラで地形の高さマップと足場を推定し、周期歩容ライブラリとMPCを組み合わせて、A1ロボットが未知の離散地形を動的に踏破できるようにした研究。
原題: Vision-aided Dynamic Quadrupedal Locomotion on Discrete Terrain using Motion Libraries ／ Ayush Agrawal, Shuxiao Chen, Akshara Rai 他
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小型四足ロボットPegasus-Miniのための視覚ナビゲーション
計算資源が限られた小型四足ロボットPegasus-Mini向けに、CNNによるセマンティックセグメンテーションと経路の中線更新、時間情報を用いた軌道補償を組み合わせた視覚ナビゲーション手法を提案した。
原題: Vision-based Navigation for a Small-scale Quadruped Robot Pegasus-Mini ／ Deng Ganyu, Luo Jianwen, Sun Caiming 他
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二足歩行ロボットの歩行と走行を統合するフレームワーク
重心空間の仮想拘束を用いてLIPMの固定重心高さ仮定を緩和し、歩行と走行の多様な歩容を低い複雑さで生成する手法を提案。フィードバックで動力学を線形化し、QPで外乱に適応する制御を実現した。
原題: A unified framework for walking and running of bipedal robots ／ Mahrokh Ghoddousi Boroujeni, Elham Daneshmand, Ludovic Righetti 他
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劣駆動平面六脚ロボットのプロンキング動作に対する適応制御
バネ定数などのモデルパラメータをオンラインで適応更新し、不確実性が高い場合でも安定したプロンキング歩容を実現するモデルベース適応制御を提案し、シミュレーションで非適応制御より頑健であることを示した。
原題: Adaptive Control of Underactuated Planar Pronking Hexapod ／ Güner Dilşad Er, Mustafa Mert Ankaralı
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四足ロボットの3Dジャンプのための接触タイミングと軌道最適化
簡略化剛体力学で接触タイミングと参照軌道を最適化し、その結果を全身非線形軌道最適化に組み込むことで、四足ロボットのアクロバティックな3Dジャンプを実現するフレームワークを提案した。A1モデルでの検証と実機実験で対角ジャンプやバレルロールなどを成功させた。
原題: Contact-timing and Trajectory Optimization for 3D Jumping on Quadruped Robots ／ Chuong Nguyen, Quan Nguyen
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マルチモーダル遅延ランダム化による視覚誘導四足歩行の実環境展開
視覚と固有感覚の遅延をランダム化してRLを訓練し、A1四足ロボットを実世界の複雑地形で滑らかに走行・障害物回避させることに成功した。
原題: Vision-Guided Quadrupedal Locomotion in the Wild with Multi-Modal Delay Randomization ／ Chieko Sarah Imai, Minghao Zhang, Yuchen Zhang 他
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相互作用を伴う動的歩行：汎化保証付き歩容切替ポリシーの学習
動的歩行する二足ロボットが協働者の意図に合わせて歩容を切り替えるため、DMP群を監督するニューラルネットを学習し、PAC-Bayes理論で新規意図への汎化保証を与えた研究。
原題: Interactive Dynamic Walking: Learning Gait Switching Policies with Generalization Guarantees ／ Prem Chand, Sushant Veer, Ioannis Poulakakis
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到達可能性に基づくクラスタリングで歩行スキルを効率的に学習
状態間の遷移しやすさを表す到達可能性指標で状態空間をクラスタリングし、自動発見した代表姿勢を初期状態に使うことで、四足ロボットの転倒復帰などの歩行スキルを少ない試行で頑健に学習する手法を提案した。
原題: Accessibility-Based Clustering for Efficient Learning of Locomotion Skills ／ Chong Zhang, Wanming Yu, Zhibin Li
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