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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: 2021/5/1 ／ 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 →- 論文強化学習/外骨格/歩行支援ロボティクス
スクワット支援のための下肢外骨格の強化学習制御
足首の2平面駆動と足圧センサによるCoP推定を活用し、動力学ランダム化と外乱を加えた強化学習で、安定かつ頑健なスクワット支援動作を実現する外骨格制御手法を提案した。
原題: Reinforcement Learning and Control of a Lower Extremity Exoskeleton for Squat Assistance ／ S. Luo, G. Androwis, S. Adamovich 他
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知覚なしで階段を踏破する二足歩行ロボットのsim-to-real強化学習
固有感覚のみのフィードバックで階段状地形を歩く二足歩行ロボットCassieの制御を、階段地形のランダム化を加えたsim-to-real強化学習で実現した。
原題: Blind Bipedal Stair Traversal via Sim-to-Real Reinforcement Learning ／ Jonah Siekmann, Kevin Green, John Warila 他
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力覚センシングを用いたモデル依存型電動義足の多様地形歩行制御
人間と義足の間および地面にかかる力をリアルタイムに計測し、安定性を理論的に保証する最適化ベースの制御で、電動義足が4種類の地形を歩行できることを示した論文。
原題: Powered Prosthesis Locomotion on Varying Terrains: Model-Dependent Control with Real-Time Force Sensing ／ Rachel Gehlhar, Je-han Yang, Aaron D. Ames
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足首関節は支持された実世界二足歩行ロボットの歩容最適化に有効である
二足歩行ロボットに足首関節を追加し、進化的手法で歩容を最適化することで、シミュレーションと実機実験の両方で歩行速度が向上することを示した。
原題: Ankle Joints Are Beneficial When Optimizing Supported Real-world Bipedal Robot Gaits ／ Hilmar Elverhøy, Steinar Bøe, Vegard Søyseth 他
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スラスタ支援脚式移動における片側接地反力の調整
スラスタを備えた二足歩行ロボットHarpyで、参照ガバナを用いて接地反力を高速に制約する手法を提案した論文。
原題: Unilateral Ground Contact Force Regulations in Thruster-Assisted Legged Locomotion ／ Eric Sihite, Pravin Dangol, Alireza Ramezani
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二足歩行のフィードバック制御におけるゼロダイナミクス・振り子モデル・角運動量
振り子モデルと仮想拘束に基づく低次元モデルの共通点と相違点を整理し、接触点周りの角運動量が線形速度より良い状態指標であることを示して、Cassieで高機敏な歩行制御を実現した。
原題: Zero Dynamics, Pendulum Models, and Angular Momentum in Feedback Control of Bipedal Locomotion ／ Yukai Gong, Jessy Grizzle
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PSPB法による人間歩行の軌道精度に対する運動学的制約の有効性
高次多項式ブレンド(PSPB)を用いた歩行軌道計画において、4-3-4・5-4-5・6-5-6の各手法と運動学的制約の組み合わせが経由点精度に与える影響をRMSEとADEで評価した研究。
原題: The Effectiveness of Kinematic Constraints on The Accuracy of Trajectory Profile of Human Walking Using PSPB Technique ／ Marwan Qaid Mohammed, Muhammad Fahmi Miskon, Sari Abdo Ali
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制御バリア関数と状態射影安全を用いた二足歩行のエピソード学習
制御バリア関数と機械学習を組み合わせ、モデル不確かさを学習して二足歩行ロボットの安全な動的歩行を実現する手法を提案し、シミュレーションと実機で検証した。
原題: Episodic Learning for Safe Bipedal Locomotion with Control Barrier Functions and Projection-to-State Safety ／ Noel Csomay-Shanklin, Ryan K. Cosner, Min Dai 他
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人間の動きから学ぶ二足歩行ロボットの運動制御
人間のモーションキャプチャデータを強化学習で二足歩行ロボットに直接教え、シミュレーションから実機へシームレスに移行する手法を提案した。
原題: Learning Bipedal Robot Locomotion from Human Movement ／ Michael Taylor, Sergey Bashkirov, Javier Fernandez Rico 他
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学習初期化を用いた動的脚式移動のためのリcedingホライズン知覚軌道最適化
脚式ロボットが障害物を動的に越えるため、知覚と軌道最適化をオンラインで繰り返すパイプラインを提案。初期解をヒューリスティックまたは潜在モード軌道回帰で生成し、ANYmal Cで実機検証した。
原題: Receding-Horizon Perceptive Trajectory Optimization for Dynamic Legged Locomotion with Learned Initialization ／ Oliwier Melon, Romeo Orsolino, David Surovik 他
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重心モデルで実現する多様環境対応の四足歩行
高忠実度な物理シミュレータの代わりに単純な重心モデルと強化学習を組み合わせ、接地力を二次計画法で実現することで、平地歩行から平均台歩行まで汎化し実機転移も可能な四足歩行制御を実現した。
原題: GLiDE: Generalizable Quadrupedal Locomotion in Diverse Environments with a Centroidal Model ／ Zhaoming Xie, Xingye Da, Buck Babich 他
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力とモーメントに基づくモデル予測制御による二足歩行ロボットの高ダイナミック歩行
10自由度二足歩行ロボットに対し、足の3次元力と2次元モーメントを入力とする簡略剛体力学のMPCを構築し、脚の関節トルクに変換して荒れた地形上で最大1.6m/sの高速歩行・跳躍・走行を同一パラメータで実現した。
原題: Force-and-moment-based Model Predictive Control for Achieving Highly Dynamic Locomotion on Bipedal Robots ／ Junheng Li, Quan Nguyen
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制約付き足場上での二足歩行：鉛直COM制御による運動量調整
着地直前の鉛直方向の重心速度を調整することで、足場が限られた環境でも動的で安定した二足歩行を実現するオンライン歩行生成手法を提案し、AMBERとCassieで検証した。
原題: Bipedal Walking on Constrained Footholds: Momentum Regulation via Vertical COM Control ／ Min Dai, Xiaobin Xiong, Aaron Ames
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
単一の線形フィードバック方策による傾斜地形での堅牢な二足歩行
Augmented Random Searchで学習した単一の線形フィードバック方策により、最大20度の傾斜や120Nの外乱に耐える二足歩行を実現し、後退やその場足踏みなどの動作も示した。
原題: Learning Linear Policies for Robust Bipedal Locomotion on Terrains with Varying Slopes ／ Lokesh Krishna, Utkarsh A. Mishra, Guillermo A. Castillo 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
二足歩行の逆最適制御におけるロバスト性解析
5リンク平面歩行モデルの歩容から逆最適制御でコスト関数を推定し、センサノイズやモデル誤差に対する推定の頑健性を評価した研究。
原題: A Robustness Analysis of Inverse Optimal Control of Bipedal Walking ／ John R. Rebula, Stefan Schaal, James Finley 他
日本語で読む → - 論文自動運転/歩行者安全ロボティクス
自動運転車に適切な速度とは？歩行者を考慮した文脈依存型速度制御の設計
歩行者数と近接度に応じて法的制限速度から社会的に許容される速度へと段階的に調整する3層型速度コントローラを提案し、実験で人間の慎重な運転を模した速度制御を実現した。
原題: What is the appropriate speed for an autonomous vehicle? Designing a Pedestrian Aware Contextual Speed Controller ／ Daniel Jiang, Stewart Worrall, Mao Shan
日本語で読む → - 論文歩行者ナビゲーションロボティクス
グループサーフィン：歩行者を活用した歩道ロボットナビゲーション
歩行者の多い歩道で、最適な歩行者グループを模倣して目標に近づく『グループサーフィン』と歩道端検出・追従を組み合わせ、人を意識した衝突回避で安全に移動するナビゲーション手法を提案し、シミュレーションと実機で実証した。
原題: Group Surfing: A Pedestrian-Based Approach to Sidewalk Robot Navigation ／ Yuqing Du, Nicholas J. Hetherington, Chu Lip Oon 他
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学習による歩容遷移で実現する高速・高効率な四脚ロボットの移動
エネルギー最小化の報酬だけで歩容と歩容遷移が自動獲得される階層型学習フレームワークを提案し、四脚ロボットで歩行からトロット、フライトロットへの遷移を実現した。
原題: Fast and Efficient Locomotion via Learned Gait Transitions ／ Yuxiang Yang, Tingnan Zhang, Erwin Coumans 他
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解析制御と深層強化学習を組み合わせたロバスト二足歩行
解析的な歩行制御と深層強化学習を階層的に統合し、腕の振りや重心高さの調整を学習させてロバストな二足歩行を実現した研究。
原題: Robust Biped Locomotion Using Deep Reinforcement Learning on Top of an Analytical Control Approach ／ Mohammadreza Kasaei, Miguel Abreu, Nuno Lau 他
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ヒューマノイドロボットの押し戻し回復学習から全身戦略が創発する
モデルフリーの深層強化学習を用いて、iCubヒューマノイドの全身押し戻し回復ポリシーをシミュレーションで学習し、そのロバスト性と汎化性能を検証した論文。
原題: On the Emergence of Whole-body Strategies from Humanoid Robot Push-recovery Learning ／ Diego Ferigo, Raffaello Camoriano, Paolo Maria Viceconte 他
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脚式伐採機による自律的な精密伐採システム
GPSの使えない森林環境で、脚式伐採機が地図作成・自己位置推定・経路計画・制御を統合し、指定された木を自動で掴んで伐採するシステムを構築した。
原題: Towards Autonomous Robotic Precision Harvesting: Mapping, Localization, Planning and Control for a Legged Tree Harvester ／ Edo Jelavic, Dominic Jud, Pascal Egli 他
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マルチモーダル脚式ロボットによる不整地歩行と片側接触力制御
スラスタを備えた二脚ロボットHarpyで、推力を使って前方向の動的安定化と大きな障害物の跳び越えを実現し、参照ガバナで接触力を直接調整する手法を提案した。
原題: Rough-Terrain Locomotion and Unilateral Contact Force Regulations With a Multi-Modal Legged Robot ／ Kaier Liang, Eric Sihite, Pravin Dangol 他
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深層強化学習による四足ロボットの堅牢な高速走行
タスク空間で行動を直接選択・制御する学習フレームワークを提案し、ギャロップやバウンディングなどの自然な走行歩容を獲得、100%以上の負荷や不整地でも高速走行を実現した。
原題: Robust High-speed Running for Quadruped Robots via Deep Reinforcement Learning ／ Guillaume Bellegarda, Yiyu Chen, Zhuochen Liu 他
日本語で読む → - 論文歩行physics.bio-ph
形状が動的移動時の障害物への引き寄せ・反発を生む仕組み
多脚ロボットとゴキブリの障害物との相互作用を調べ、直方体は障害物に引き寄せられて転倒しやすく、楕円体は反発して通過しやすいことを示し、準静的ポテンシャルモデルで説明した。
原題: Shape-induced obstacle attraction and repulsion during dynamic locomotion ／ Yuanfeng Han, Ratan Othayoth, Yulong Wang 他
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二足歩行ロボットの堅牢なパラメータ化歩行制御のための強化学習
シミュレーションでドメインランダム化を用いたモデルフリー強化学習により歩行方策を学習し、実機Cassieに転送して速度・高さ・旋回の多様な歩行を従来手法より堅牢に実現した。
原題: Reinforcement Learning for Robust Parameterized Locomotion Control of Bipedal Robots ／ Zhongyu Li, Xuxin Cheng, Xue Bin Peng 他
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脚式ロボットのための安全を考慮した情報獲得型運動計画
脚式ロボット向けに、確率マップ上の情報獲得とCBFによる安全制約を統合し、MPCで閉ループ的にノード拡張するSAFE-IIGを提案した論文。
原題: Toward Safety-Aware Informative Motion Planning for Legged Robots ／ Sangli Teng, Yukai Gong, Jessy W. Grizzle 他
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雑然とした動的環境における状態表現学習と四足ロボットのナビゲーション
深度カメラ画像と自己の軌跡を融合して世界の状態表現を教師なしで学習し、その表現を強化学習方策に直接入力することで、静的・動的障害物のある環境での四足ロボットの局所ナビゲーションを実現した。シミュレーションで短時間に学習でき、実機ANYmalへのsim-to-real転移にも成功している。
原題: Learning a State Representation and Navigation in Cluttered and Dynamic Environments ／ David Hoeller, Lorenz Wellhausen, Farbod Farshidian 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
静的・動的環境における脚式ロボットの衝突回避MPC
緩和バリア関数をコストに組み込み、動力学・摩擦・運動学的制約を考慮しつつ静的・動的障害物を避ける全身運動を生成する脚式ロボット向けMPCを提案。
原題: Collision-Free MPC for Legged Robots in Static and Dynamic Scenes ／ Magnus Gaertner, Marko Bjelonic, Farbod Farshidian 他
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強化学習による3D二足歩行ロボットDigitのロバストなフィードバック運動方策設計
階層型フィードバック制御と強化学習を組み合わせ、Agility Roboticsの二足歩行ロボットDigitで外乱や不整地に対応する歩行方策を実機転移まで成功させた研究。
原題: Robust Feedback Motion Policy Design Using Reinforcement Learning on a 3D Digit Bipedal Robot ／ Guillermo A. Castillo, Bowen Weng, Wei Zhang 他
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MPCを教師とする四足歩行ロボットのマルチ歩容制御の模倣学習
MPC-Netを拡張し、混合エキスパートネットワークで単一のポリシーが複数の歩容を模倣できるようにする新しい損失関数を提案し、実機で検証した論文。
原題: Imitation Learning from MPC for Quadrupedal Multi-Gait Control ／ Alexander Reske, Jan Carius, Yuntao Ma 他
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