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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: 2021/3/1 ／ 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 →- 論文歩行ロボティクス
リーシュ誘導型ハイブリッド物理インタラクションによるロボット盲導犬
四足歩行ロボットとリーシュの張り・緩みを切り替えるハイブリッド物理インタラクションモデルを構築し、狭く混雑した空間で目隠しした人を安全に誘導する反応型プランナを実現した。
原題: Robotic Guide Dog: Leading a Human with Leash-Guided Hybrid Physical Interaction ／ Anxing Xiao, Wenzhe Tong, Lizhi Yang 他
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CPGと近接対称性損失を用いた俊敏で汎用的な歩行フレームワーク
CPGベースの歩行エンジンと強化学習を組み合わせ、近接対称性損失でサンプル効率を高めることで、複雑地形や外乱下でも人間らしい俊敏な全方向歩行を実現した。
原題: A CPG-Based Agile and Versatile Locomotion Framework Using Proximal Symmetry Loss ／ Mohammadreza Kasaei, Miguel Abreu, Nuno Lau 他
日本語で読む → - 論文歩行者行動予測画像認識
2D姿勢からの歩行者運動状態推定
歩行者を2次元キーポイントで表現し、関節の微細な動きの時系列特徴をGRUベースのseq2seqで学習して歩行・立ち止まりなどの運動状態を推定する手法を提案した。
原題: Pedestrian Motion State Estimation From 2D Pose ／ Fei Li, Shiwei Fan, Pengzhen Chen 他
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リー群制約付き拡張カルマンフィルタと少数IMUによる下半身キネマティクス推定
2〜3個のウェアラブル慣性センサのみで歩行中の骨盤・大腿・下腿・足の運動学を推定するリー群ベースの拡張カルマンフィルタを提案し、光学式モーションキャプチャの手法と比較評価した。
原題: Estimating Lower Body Kinematics using a Lie Group Constrained Extended Kalman Filter and Reduced IMU Count ／ Luke Wicent Sy, Nigel H. Lovell, Stephen J. Redmond
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二足歩行ヒューマノイドのハードウェア設計：技術レビュー
二足歩行ヒューマノイドロボットの機構・アクチュエーション・センシング・製造技術の動向を体系的に整理し、剛性駆動から柔軟性・効率重視への設計シフトを論じたレビュー論文。
原題: Bipedal Humanoid Hardware Design: A Technology Review ／ Grzegorz Ficht, Sven Behnke
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強化学習による歩行時の人間の運動力学・運動学のモデリング
深層強化学習とパラメータ同定を組み合わせ、実世界の生体力学的データに一致する3D人間歩行運動をシミュレーション上で生成する手法を開発した。
原題: Modelling Human Kinetics and Kinematics during Walking using Reinforcement Learning ／ Visak Kumar
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衝撃に不変な制御と二足歩行への応用
脚式ロボットの着地衝撃に対して、制御目的を衝撃不変部分空間へ射影することで頑健なフィードバック制御を実現し、平面二足歩行とCassieの跳躍制御で実機検証した論文。
原題: Impact Invariant Control with Applications to Bipedal Locomotion ／ William Yang, Michael Posa
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バックステッピング・バリア関数とH-LIP歩行による不整地でのSLIP歩行制御
駆動型バネ荷重倒立振子モデルで不整地を歩行するため、上下方向をバックステッピング・バリア関数ベースのQPで、水平方向をH-LIP歩行で制御する計算効率の良い手法を提案し、シミュレーションで斜面や階段などでの有効性を示した。
原題: SLIP Walking over Rough Terrain via H-LIP Stepping and Backstepping-Barrier Function Inspired Quadratic Program ／ Xiaobin Xiong, Aaron Ames
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重心モデル予測歩容合成による二足歩行の高速オンラインプランニング
歩容ライブラリをオフライン構築し、重心ダイナミクスの予測に基づいて1kHzで実時間歩容を合成するMPC代替手法を提案し、8自由度二足ロボットで有効性を示した。
原題: Fast Online Planning for Bipedal Locomotion via Centroidal Model Predictive Gait Synthesis ／ Yijie Guo, Mingwei Zhang, Hao Dong 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
ユーザ選好による二足歩行ロボットの制御ゲイン学習
ユーザの選好を繰り返し問い合わせる選好ベース学習で、CLFベース非線形制御器のゲインをオンライン最適化し、AMBERとCassieで安定な歩行を実現した。
原題: Learning Controller Gains on Bipedal Walking Robots via User Preferences ／ Noel Csomay-Shanklin, Maegan Tucker, Min Dai 他
日本語で読む → - 論文強化学習/歩行ロボティクス
CPG-ACTOR：強化学習による中枢パターン生成器の訓練
CPGをActor-CriticのActorとして直接組み込み、感覚フィードバックで振動子のダイナミクスを変形できる強化学習手法を提案し、単脚ホッピングで従来の6倍の報酬を達成した。
原題: CPG-ACTOR: Reinforcement Learning for Central Pattern Generators ／ Luigi Campanaro, Siddhant Gangapurwala, Daniele De Martini 他
日本語で読む → - 論文歩行者予測ロボティクス
都市環境のセマンティックマップから人間の動きの占有事前分布を学習する
都市環境のセマンティック情報のみを入力として、歩行者の将来の占有マップを予測するCNNベースの手法を提案し、従来の逆最適制御法と比較して優れた性能を示した。
原題: Learning Occupancy Priors of Human Motion from Semantic Maps of Urban Environments ／ Andrey Rudenko, Luigi Palmieri, Johannes Doellinger 他
日本語で読む → - 論文歩行者検出・行動予測AI
単一ショットで歩行者検出と行動予測を同時に行うマルチタスク手法
カメラ画像から歩行者の検出と意図予測を1回の推論で同時に行う時空間マルチタスクアーキテクチャを提案し、組み込み向けに低遅延・高精度を実現した。
原題: Single Shot Multitask Pedestrian Detection and Behavior Prediction ／ Prateek Agrawal, Pratik Prabhanjan Brahma
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
ハイブリッド脚コンプライアンスでセンサモータ遅延と低制御周波数下でも動作するロボット
脚の物理的な受動コンプライアンスと仮想的な脚長制御を組み合わせたハイブリッド設計により、最大60msのセンサモータ遅延や20Hzの低制御周波数でも安定した着地を実現した。
原題: Hybrid leg compliance enables robots to operate with sensorimotor delays and low control update frequencies ／ Milad Shafiee Ashtiani, Alborz Aghamaleki Sarvestani, Alexander Badri-Spröwitz
日本語で読む → - 論文歩行制御ロボティクス
二足歩行ロボットのハイブリッドポートハミルトン力学に対する有限時間外乱再構成とロバスト分数階制御器設計
二足歩行ロボットのハイブリッド動力学をポートハミルトン形式で扱い、分数階PIDフィルタと分数階スライディングモード制御、2種類の外乱推定器を組み合わせて有限時間で安定な軌道追従を実現する制御系を提案した論文。
原題: Finite-time disturbance reconstruction and robust fractional-order controller design for hybrid port-Hamiltonian dynamics of biped robots ／ Yousef Farid, Fabio Ruggiero
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ベイズ最適化を用いた四足ロボットのその場トロット歩容の足場かけ学習
心理学的な足場かけ理論に基づき、支持構造を段階的に減らしながらベイズ最適化で四足ロボットの安定したトロット歩容を学習させる手法を提案し、固定支持より段階的減少が安定歩容を生むことを示した。
原題: Scaffolded Learning of In-place Trotting Gait for a Quadruped Robot with Bayesian Optimization ／ Keyan Zhai, Chu'an Li, Andre Rosendo
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
移行準備ポリシーの学習：移動行動間の信頼性の高い切り替え
事前学習済みの歩行ポリシー間を橋渡しする「セットアップポリシー」を学習し、難所地形での行動切り替え成功率を大幅に向上させた研究。
原題: Learning Setup Policies: Reliable Transition Between Locomotion Behaviours ／ Brendan Tidd, Nicolas Hudson, Akansel Cosgun 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
変化するロボットダイナミクスと環境に適応するメタ強化学習による運動制御
メタ学習で各条件の潜在ベクトルを学習し、オンラインでモデルを適応させながらMPC的に行動を生成することで、摩擦変化や外力、機体故障にも頑健に歩行できる制御手法を提案した。
原題: Meta-Reinforcement Learning for Adaptive Motor Control in Changing Robot Dynamics and Environments ／ Timothée Anne, Jack Wilkinson, Zhibin Li
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脚式ロボットの生物規範型歩行に向けた神経形態学的適応スパイキングCPG
5つのLIFニューロン集団で構成するスパイキングCPGを構築し、力覚センサ入力に応じて歩行リズムを適応させる手法を提案、Brian 2とSpiNNakerで検証した。
原題: Neuromorphic adaptive spiking CPG towards bio-inspired locomotion of legged robots ／ Pablo Lopez-Osorio, Alberto Patino-Saucedo, Juan P. Dominguez-Morales 他
日本語で読む → - 論文歩行math.OC
幾何学的熱流法による脚式ロコモーション計画
ハイブリッド動力学と接触制約をリーマン計量に埋め込み、アフィン幾何学的熱流で任意経路を許容運動へ変形して、不整地での重心軌道・接地位置・力を自動生成する脚式ロボットの運動計画法を提案した。
原題: Geometric Heat Flow Method for Legged Locomotion Planning ／ Yinai Fan, Shenyu Liu, Mohamed-Ali Belabbas
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H-LIPに基づく歩容生成と踏み出し安定化による3D受動関節二足歩行
ハイブリッド線形倒立振子(H-LIP)を用いて3D受動関節二足ロボットの歩容を生成し、踏み出し制御で安定化する手法を提案、Cassieで実機検証した。
原題: 3D Underactuated Bipedal Walking via H-LIP based Gait Synthesis and Stepping Stabilization ／ Xiaobin Xiong, Aaron Ames
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組み込みコンピュータビジョンによる四足ライントレースロボット
PixyカメラとArduinoなどを用いた低コストな組み込み視覚システムで、四足ロボットが線を追従できるようにした研究。
原題: Embedded Computer Vision System Applied to a Four-Legged Line Follower Robot ／ Beatriz Arruda Asfora
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フラクタル次元報酬で学習した方策のメッシュ解析：外乱下での到達可能状態空間の評価
フラクタル次元を用いた報酬で学習したロボット歩行方策が、外乱を受けた際の到達可能状態空間をメッシュ化して解析し、従来よりコンパクトなメッシュを生成することを示した。
原題: Mesh Based Analysis of Low Fractal Dimension Reinforcement Learning Policies ／ Sean Gillen, Katie Byl
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Graph-SIM: 歩行者行動予測のためのグラフベース時空間インタラクションモデリング
道路上の歩行者と周辺交通参加者との3次元空間での相互作用をグラフでモデル化し、横断行動を予測する手法を提案。nuScenesに3Dバウンディングボックスと歩行者行動アノテーションを付与した新データセットも公開し、既存手法を15%以上上回る性能を達成した。
原題: Graph-SIM: A Graph-based Spatiotemporal Interaction Modelling for Pedestrian Action Prediction ／ Tiffany Yau, Saber Malekmohammadi, Amir Rasouli 他
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つま先付き二足歩行ロボットの階段降段における最速降下曲線ヒップ軌道計画
つま先付き9リンク二足歩行ロボットに対し、重力下で最速降下となるブラキストクロン軌道をヒップに適用し、ZMP安定性と足首のサイクロイド軌道を組み合わせた適応的階段降段軌道計画を提案した論文。
原題: Planning Brachistochrone Hip Trajectory for a Toe-Foot Bipedal Robot going Downstairs ／ Gaurav Bhardwaj, Utkarsh A. Mishra, N. Sukavanam 他
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複雑地形における多脚ロボットの進化的歩容転移
転移学習を用いて事前知識から高品質な初期集団を生成し、多目的進化的アルゴリズムで多脚ロボットの歩容を最適化する枠組みTr-GOを提案した論文。
原題: Evolutionary Gait Transfer of Multi-Legged Robots in Complex Terrains ／ Min Jiang, Guokun Chi, Geqiang Pan 他
日本語で読む → - 論文歩行機械学習
動画データとポテンシャルベース報酬形成による走行学習
人間の走行動画から得た関節位置をポテンシャル関数として報酬形成に用い、ヒューマノイドの強化学習を高速化・高性能化する手法を提案。
原題: Learning to Run with Potential-Based Reward Shaping and Demonstrations from Video Data ／ Aleksandra Malysheva, Daniel Kudenko, Aleksei Shpilman
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ニューラルネット時相量子化ラグランジュ力学と蟻コロニー最適化による9リンク二足歩行ロボットの階段昇降サイクロイド軌道生成
つま先付き9リンク二足歩行ロボットの階段昇降のため、階段寸法に応じたサイクロイド軌道計画と逆運動学をニューラルネットで解き、ラグランジュ力学に基づく動力学モデルと蟻コロニー最適化でPD制御器を調整して関節軌道誤差と消費エネルギーを最小化する手法を提案した論文。
原題: Cycloidal Trajectory Realization on Staircase based on Neural Network Temporal Quantized Lagrange Dynamics (NNTQLD) with Ant Colony Optimization for a 9-Link Bipedal Robot ／ Gaurav Bhardwaj, Utkarsh A. Mishra, N. Sukavanam 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
四足ロボットの動的動作のための表現不要モデル予測制御
回転行列を直接用いて姿勢表現の特異性問題を回避し、四足ロボットの動的動作をリアルタイム250Hzで制御するMPCフレームワークを提案し、バク宙などの実験で有効性を示した。
原題: Representation-Free Model Predictive Control for Dynamic Motions in Quadrupeds ／ Yanran Ding, Abhishek Pandala, Chuanzheng Li 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
適応型脚式移動のためのマルチエキスパート学習
複数の専門家ネットワークをゲーティングで組み合わせ、未知の状況にも適応できる脚式ロボットの運動スキルを学習・合成する手法を提案し、実機四足ロボットでトロット・操舵・転倒復帰を実現した。
原題: Multi-expert learning of adaptive legged locomotion ／ Chuanyu Yang, Kai Yuan, Qiuguo Zhu 他
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