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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: 2017/3/1 ／ 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
触覚情報を用いた布地ナビゲーションの学習
触覚センサ付きアームが布地に絡まらずに袖やズボンなどを通り抜ける制御器を強化学習で訓練し、シミュレーションで有効性を示した論文。
原題: Learning to Navigate Cloth using Haptics ／ Alexander Clegg, Wenhao Yu, Zackory Erickson 他
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モンテカルロ木探索による触覚物体認識のための能動的エンドエフェクタ姿勢選択
触覚のみで物体を認識するため、把持ごとの手首姿勢をモンテカルロ木探索で適応的に選び、少ない接触回数で認識精度を高める手法を提案し、実機で有効性を示した。
原題: Active End-Effector Pose Selection for Tactile Object Recognition through Monte Carlo Tree Search ／ Mabel M. Zhang, Nikolay Atanasov, Kostas Daniilidis
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力覚データの文法化によるオンラインロボット自己観察
ロボットの力覚（レンチ）データを単語と文法規則からなる「文」として符号化し、接触タスクの正常・異常な状態をオンラインで自己認識する手法を提案した論文。
原題: Online Robot Introspection via Wrench-based Action Grammars ／ Juan Rojas, Shuangqi Luo, Dingqiao Zhu 他
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触覚情報と協調的ランダム運動によるベイズ的身体スキーマ推定
胎児型モデルが子宮内でランダムに動いて得られる触覚情報のみから、ベイズノンパラメトリクスを用いて身体部位数と運動学的構造（身体スキーマ）を教師なしで推定する手法を提案した。
原題: Bayesian Body Schema Estimation using Tactile Information obtained through Coordinated Random Movements ／ Tomohiro Mimura, Yoshinobu Hagiwara, Tadahiro Taniguchi 他
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独立した触覚フィードバック制御則だけでモジュール式指制御による把持内物体安定化は可能か
各指を独立した触覚グリップコントローラで制御するモジュール式手法を提案し、滑り予測に基づく把持制御を2〜5本指で中央通信なしに実現できることを示した。
原題: Can Modular Finger Control for In-Hand Object Stabilization be accomplished by Independent Tactile Feedback Control Laws? ／ Filipe Veiga, Jan Peters
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ロボット搭載後の6軸力覚センサのモデルベース現場校正
ロボットに取り付けた後の6軸力覚センサを、ロボットモデルから算出した期待トルクを利用して現場で校正する手法を提案し、iCubヒューマノイドの脚部センサで検証した。
原題: Model Based In Situ Calibration of Six Axis Force Torque Sensors ／ Francisco Javier Andrade Chavez, Silvio Traversaro, Daniele Pucci 他
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真空バッグを用いた皮膚法線力の校正
真空バッグで皮膚表面に一様な圧力をかけ、圧力と静電容量の関係を校正して法線力を推定する手法を提案し、iCubの前腕皮膚で検証した。
原題: Skin Normal Force Calibration Using Vacuum Bags ／ Joan Kangro, Silvio Traversaro, Daniele Pucci 他
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圧縮触覚データによる物体分類
圧縮センシングで触覚アレイのデータを圧縮したまま物体分類を行い、最大64倍の圧縮率でも高い精度を達成した研究。
原題: Compressed Learning for Tactile Object Classification ／ Brayden Hollis, Stacy Patterson, Jeff Trinkle
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力覚データの文法化によるロボット自己認識
接触タスク中の力覚（レンチ）データを単語列として符号化し、SVMやMondrian Forestで分類することで、ロボットが自分の行った動作を認識できる手法を提案した。
原題: Robot Introspection via Wrench-based Action Grammars ／ Juan Rojas, Zhengjie Huang, Shuangqi Luo 他
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記憶付きアンセンテッド粒子フィルタによる6自由度触覚位置推定
触覚の接触点情報のみから物体の6自由度姿勢をリアルタイム推定するMUPFを提案し、過去測定の記憶とUKFで多峰性分布に対応、iCubで実証した。
原題: Memory Unscented Particle Filter for 6-DOF Tactile Localization ／ Giulia Vezzani, Ugo Pattacini, Giorgio Battistelli 他
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機械学習による触覚センサ校正の汎用的アプローチ
iCub指尖センサとBioTacを同一条件で比較し、力推定と曲率認識の性能を評価するとともに、t-SNEで触覚表現の構造を解析した。
原題: ML-based tactile sensor calibration: A universal approach ／ Maximilian Karl, Artur Lohrer, Dhananjay Shah 他
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触覚データのための教師なし前処理
触覚センサの複雑なデータを、正解データなしで教師なし学習によりコンパクトな潜在表現へ変換する手法を提案し、強化学習制御や少数データでの物理量キャリブレーションに有効であることを示した。
原題: Unsupervised preprocessing for Tactile Data ／ Maximilian Karl, Justin Bayer, Patrick van der Smagt
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CyberGraspの触覚レンダリング性能を限界まで引き上げる新バックエンドExHand Box
CyberGraspの制御帯域とセンサ分解能の制約を解消するため、最大2kHzのループ周波数とカスタム制御器実装を可能にする新バックエンドExHand Boxを開発し、安定な接触剛性50kN/mを実現した。
原題: Pushing the limits of the CyberGrasp for haptic rendering ／ Manuel Aiple, André Schiele
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協調作業における触覚コミュニケーションの実装：統計的状態機械モデル
1自由度ロボット装置で人間同士の軽負荷な物理的協調作業を実験し、時間ベースの触覚コミュニケーション仮説を検証する統計的状態機械モデルを提案した。14名の被験者実験で人間同士に近い性能を示した。
原題: Implementation of haptic communication in comanipulative tasks: a statistical state machine model ／ Lucas Roche, Ludovic Saint-Bauzel
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圧縮センシングによる触覚スキンのスケーラブルなデータ取得
触覚スキンの大量センサ素子からのデータを圧縮センシングで効率的に取得・復元する手法を提案し、シミュレーションで3:1圧縮でもノイズ下で全取得より高精度なことを示した。
原題: Compressed Sensing for Tactile Skins ／ Brayden Hollis, Stacy Patterson, Jeff Trinkle
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触覚と視覚情報を用いた表面素材分類のための深層学習
道具を擦った際の加速度信号と表面画像を全畳み込みネットワークに入力し、素材を自動分類する手法を提案した論文。
原題: Deep Learning for Surface Material Classification Using Haptic And Visual Information ／ Haitian Zheng, Lu Fang, Mengqi Ji 他
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視覚と触覚データによる触感理解のための深層学習
視覚情報と物理的接触データを統合し、物体表面の触感形容詞（圧縮性や滑らかさなど）を分類する深層学習モデルを提案。視覚のみでも触感を予測できることを示した。
原題: Deep Learning for Tactile Understanding From Visual and Haptic Data ／ Yang Gao, Lisa Anne Hendricks, Katherine J. Kuchenbecker 他
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マルチモーダル触覚データを現場で収集する携帯型デバイス
家庭などの実環境で物体のマルチモーダル触覚データを効率的に収集できる携帯型ハンドヘルドデバイスを開発し、浴室の7物体で実現可能性を示した。
原題: A Handheld Device for the In Situ Acquisition of Multimodal Tactile Sensing Data ／ Joshua Wade, Tapomayukh Bhattacharjee, Charles C. Kemp
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ベイズ最適化で柔軟環境の触診を誘導し位置合わせと剛性マッピングを同時達成
柔軟な臓器モデルや摘出肝を触診する際、ベイズ最適化で剛性の高い領域を効率的に探りながら位置合わせも同時に更新する枠組みを提案した。
原題: Using Bayesian Optimization to Guide Probing of a Flexible Environment for Simultaneous Registration and Stiffness Mapping ／ Elif Ayvali, Rangaprasad Arun Srivatsan, Long Wang 他
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協調状態に基づく操舵の触覚共有制御
ドライバと支援システムの協調状態を推定し、その状態に応じて支援ゲインや追従車線を切り替えることで、ドライバ主導の円滑な車線変更を実現する触覚共有制御手法を提案・検証した。
原題: Haptic Shared Control in Steering Operation Based on Cooperative Status Between a Driver and a Driver Assistance System ／ Ryota Nishimura, Takahiro Wada, Seiji Sugiyama
日本語で読む → - 論文触覚physics.med-ph
温かく柔らかな人工手が生む人間の触感の錯覚
温かさと柔らかさを人間の手に近づけたゴム製の人工手を作製し、目隠しした状態で触れられると人間の手に触れられたと錯覚することを示した研究。
原題: Illusory Sense of Human Touch from a Warm and Soft Artificial Hand ／ John-John Cabibihan, Deepak Joshi, Yeshwin Mysore Srinivasa 他
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衣料技術を活用した柔軟で堅牢な大規模静電容量式触覚システム
エラストマー誘電体の代わりに薄い3Dファブリックを導電層に接着して静電容量式触覚センサを製作し、低ヒステリシス化と温度補償によるドリフト低減を実験的に示した論文。
原題: A Flexible and Robust Large Scale Capacitive Tactile System for Robots ／ Perla Maiolino, Marco Maggiali, Giorgio Cannata 他
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異種表面を能動的に触覚探索するロボットのための触覚注意ベイズモデル
ロボットハンドによる未知表面の能動的触覚探索のため、材料識別と次に探索すべき領域の推論を行う2つのベイズモデルを提案し、10種の材料を90%以上の精度で識別、異種材料間の境界追従を1cm未満の誤差で実現した。
原題: Touch attention Bayesian models for robotic active haptic exploration of heterogeneous surfaces ／ Ricardo Martins, João Filipe Ferreira, Jorge Dias
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関節剛性と速度が変化する条件下で触覚センサアレイを用いた物体特性の推定
前腕の触覚センサとデータ駆動手法(1-NN・HMM・LSTM)により、リーチ動作中の接触から物体の硬さや移動の有無を推定し、関節剛性や速度が異なる未知の動作への汎化性能を比較した論文。
原題: Inferring Object Properties with a Tactile Sensing Array Given Varying Joint Stiffness and Velocity ／ Tapomayukh Bhattacharjee, James M. Rehg, Charles C. Kemp
日本語で読む → - 論文触覚AI
学習した予測をフィードバックに用いて義肢の制御と通信を改善する
ロボット義肢が近い将来受ける衝撃荷重をリアルタイムに学習予測し、その予測を振動触覚フィードバックとしてユーザーに伝えることで、反応的なフィードバックより作業成績が有意に向上することを示した。
原題: Using Learned Predictions as Feedback to Improve Control and Communication with an Artificial Limb: Preliminary Findings ／ Adam S. R. Parker, Ann L. Edwards, Patrick M. Pilarski
日本語で読む → - 論文触覚/BCIq-bio.NC
胸部触覚BCIによる小型車両ロボットのマルチコマンドナビゲーション
胸部5箇所への触覚刺激で脳波応答を誘発し、小型ロボット車両の操作コマンドとして使えるかを5名で検証した研究。
原題: Multi-command Chest Tactile Brain Computer Interface for Small Vehicle Robot Navigation ／ Hiromu Mori, Shoji Makino, Tomasz M. Rutkowski
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腕全体の触覚センシングによる混雑環境でのマニピュレーション
腕全体の触覚センサと低剛性関節を持つロボットが、環境モデルなしに接触力を制御しながら混雑環境で目標位置に到達するMPCベースの制御手法を提案し、実機・シミュレーションで検証した。
原題: Manipulation in Clutter with Whole-Arm Tactile Sensing ／ Advait Jain, Marc D. Killpack, Aaron Edsinger 他
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
劣モジュラ性を利用した効率的な触覚による位置推定
情報収集行動の系列選択を適応的劣モジュラ性の枠組みで定式化し、触覚による位置推定において貪欲法の保証と計算高速化を実現、シミュレーションと実機で有効性を示した。
原題: Efficient Touch Based Localization through Submodularity ／ Shervin Javdani, Matthew Klingensmith, J. Andrew Bagnell 他
日本語で読む → - 論文触覚/センシングロボティクス
シナジーを活用した低コストグローブによる手姿勢推定の高精度化
低コストなセンシンググローブの計測データに、人間の手姿勢の統計的分布（ポスチャルシナジー）を事前情報として融合し、不十分でノイズの多い計測でも高精度に手姿勢を再構成する手法を提案した。
原題: Synergy-based Hand Pose Sensing: Reconstruction Enhancement ／ Matteo Bianchi, Paolo Salaris, Antonio Bicchi
日本語で読む → - 論文触覚ロボティクス
シナジーに基づく手姿勢センシング：最適なグローブ設計
人間の把持時の手の使われ方の統計的知識を利用し、手姿勢を最も正確に推定できるセンサ配置を連続・離散・ハイブリッドの場合について最適化した研究。
原題: Synergy-Based Hand Pose Sensing: Optimal Glove Design ／ Matteo Bianchi, Paolo Salaris, Antonio Bicchi
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