論文
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: 2020/12/1 ／ 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 →- 論文歩行者予測ロボティクス
自動運転のための歩行者行動予測：要件・評価指標・有効な特徴量
実世界の歩行者と車両のインタラクションを分析し、自動運転車が取るべき反応パターンから歩行者予測の要件を導出。システムレベル視点の新評価指標を提案し、大規模データで検証した論文。
原題: Pedestrian Behavior Prediction for Automated Driving: Requirements, Metrics, and Relevant Features ／ Michael Herman, Jörg Wagner, Vishnu Prabhakaran 他
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強化学習と最適制御による地形適応型脚式移動
強化学習で足場計画を生成しモデルベース制御で追従する四脚ロボットの不整地歩行手法を提案し、ANYmalで実機検証した。
原題: RLOC: Terrain-Aware Legged Locomotion using Reinforcement Learning and Optimal Control ／ Siddhant Gangapurwala, Mathieu Geisert, Romeo Orsolino 他
日本語で読む → - 論文歩行者行動予測画像認識
PePScenes：3D歩行者行動予測のための新データセットとベースライン
自動運転データセットnuScenesに2D/3Dバウンディングボックスと行動アノテーションを追加した歩行者横断行動予測用データセットを構築し、複数モダリティを統合するハイブリッドニューラルネットのベースラインを提案した論文。
原題: PePScenes: A Novel Dataset and Baseline for Pedestrian Action Prediction in 3D ／ Amir Rasouli, Tiffany Yau, Peter Lakner 他
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ファジィ推論とキャプチャポイントを併用したLQRによるヒューマノイドロボットのピッチ軸安定化
位置制御サーボのヒューマノイドを対象に、システム同定とカルマンフィルタ、ファジィゲイン調整付きLQRでピッチ軸の姿勢安定化を図り、足首戦略と踏み出し戦略を実装した研究。
原題: Humanoid Robot Pitch Axis Stabilization using Linear Quadratic Regulator with Fuzzy Logic and Capture Point ／ Bagaskara Primastya Putra, Gabrielle Satya Mahardika, Muhammad Faris 他
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深層強化学習による頑健な四足ロボットの跳躍
非平坦地形や動的パラメータ変動に対応するため、非線形軌道最適化を深層強化学習で拡張し、トルク・速度や電力制約を考慮した四足ロボットの跳躍制御を実機展開した研究。
原題: Robust Quadruped Jumping via Deep Reinforcement Learning ／ Guillaume Bellegarda, Chuong Nguyen, Quan Nguyen
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脚式移動のための重心運動プランナの学習
全身最適化器の出力を教師として重心運動を予測するニューラルネットを学習し、実機四足ロボットで高頻度な歩行・跳躍動作生成を実現した。
原題: Learning a Centroidal Motion Planner for Legged Locomotion ／ Julian Viereck, Ludovic Righetti
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選好学習によるユーザー誘導型HZD歩容生成
二足歩行ロボットのHZD最適化歩容を、人間の一対比較選好を用いた学習で調整し、手動チューニングなしで安定歩行を実現する枠組みを提案。
原題: Preference-Based Learning for User-Guided HZD Gait Generation on Bipedal Walking Robots ／ Maegan Tucker, Noel Csomay-Shanklin, Wen-Loong Ma 他
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L1ノルム最小化による実現可能性問題としての足置き計画
混合整数計画として定式化される足置き計画を、計算効率の良いL1ノルム最小化問題に近似するSL1Mを提案し、サンプリングベースの軌道計画と組み合わせて高速化を実現した。
原題: Solving Footstep Planning as a Feasibility Problem using L1-norm Minimization (Extended Version) ／ Daeun Song, Pierre Fernbach, Thomas Flayols 他
日本語で読む → - 論文歩行/制御制御
相互作用力推定を用いたモデル依存型義足制御
RES-CLFと力推定を組み合わせ、安定性保証付きのモデルベース最適化制御を義足で実機実装し、従来法より優れた軌道追従を達成した。
原題: Model-Dependent Prosthesis Control with Interaction Force Estimation ／ Rachel Gehlhar, Aaron D. Ames
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
融合角と傾斜位相空間における矯正動作を用いた二足歩行の解析
半安定な開ループ歩行生成器に、腕振りや脚軌道の修正などの矯正動作フィードバックを組み合わせて二足ヒューマノイドの歩行を安定化する手法を提案した論文。
原題: Analytic Bipedal Walking with Fused Angles and Corrective Actions in the Tilt Phase Space ／ Philipp Allgeuer
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
劣駆動二足歩行ロボットの大域位置制御：ステップ計画のためのステップ間ダイナミクス近似
H-LIPモデルで歩行のステップ間ダイナミクスを近似し、MPCで大域位置制御と旋回を統合したステップ計画を実現、Cassieで検証した。
原題: Global Position Control on Underactuated Bipedal Robots: Step-to-step Dynamics Approximation for Step Planning ／ Xiaobin Xiong, Jenna Reher, Aaron Ames
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制御バリア関数とモデル予測制御による脚式ロボットの多層安全設計
制御バリア関数(CBF)とモデル予測制御(MPC)を統合し、足置きの安全性と動的安定性を同時に実現する多層的な脚式ロボットの移動フレームワークを提案し、シミュレーションとANYmal四脚ロボットで検証した。
原題: Multi-Layered Safety for Legged Robots via Control Barrier Functions and Model Predictive Control ／ Ruben Grandia, Andrew J. Taylor, Aaron D. Ames 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
効率的な知覚・制御パイプラインによる不整地での動的二足歩行
サンプリングベースの足置き計画と歩行制御を高速に統合し、不整地を最大0.3m/sで連続歩行しながら遊脚中に足置き位置を再計画できるヒューマノイドを実現した。
原題: Dynamic Humanoid Locomotion over Uneven Terrain With Streamlined Perception-Control Pipeline ／ Moonyoung Lee, Youngsun Kwon, Sebin Lee 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
視覚移動ポリシーのゼロショット地形汎化
3D LiDARの生入力を直接用いるマルチタスク強化学習で脚式ロボットの移動制御器を学習し、階段や不整地など13種類の未知環境でゼロショット汎化を実現した。
原題: Zero-Shot Terrain Generalization for Visual Locomotion Policies ／ Alejandro Escontrela, George Yu, Peng Xu 他
日本語で読む → - 論文外骨格・歩行ロボティクス
足首トルク最小化による下肢外骨格の上肢負荷低減軌道生成
松葉杖で体重を支える負担を減らすため、足首トルクを最小化する歩行軌道を最適化で生成し、床反力計測で従来法と比較した研究。
原題: Upper Extremity Load Reduction for Lower LimbExoskeleton Trajectory Generation Using AnkleTorque Minimization ／ Yik Ben Wong, Yawen Chen, Kam Fai Elvis Tsang 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
ハイブリッド歩行スキルの学習：残差ダイナミクスの活用とモデルベース歩容制御の調整
解析的な歩容生成器にニューラルネットを組み合わせ、外乱に対するバランス回復を学習するハイブリッド枠組みを提案した論文。
原題: Learning Hybrid Locomotion Skills -- Learn to Exploit Residual Dynamics and Modulate Model-based Gait Control ／ Mohammadreza Kasaei, Miguel Abreu, Nuno Lau 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
動的六脚ロボットBruceの設計と開発
CSIROが開発した動的六脚ロボットBruceは、約80%の3Dプリント部品と直列弾性アクチュエータを用い、1年未満で設計から実環境展開までを実現した。芝生・岩・瓦礫などの不整地を0.3m/s、平地を最大0.5m/sで移動できる。
原題: Bruce -- Design and Development of a Dynamic Hexapod Robot ／ Ryan Steindl, Thomas Molnar, Fletcher Talbot 他
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ロボット埋め込み学習による脚式ロボットのナビゲーションスキル獲得
複数の脚式ロボットのダイナミクスを考慮した階層的ナビゲーションポリシーを学習し、ロボット固有の埋め込みを最適化することで未知のロボットや実機への効率的な適応とsim-to-real転移を実現した。
原題: Learning Navigation Skills for Legged Robots with Learned Robot Embeddings ／ Joanne Truong, Denis Yarats, Tianyu Li 他
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脚式ロボットのための適応型力制御
二次計画法による力制御に適応制御を組み込み、負荷や不整地に対して頑健に歩行できる脚式ロボット向け制御フレームワークを提案した。
原題: Adaptive Force-based Control for Legged Robots ／ Mohsen Sombolestan, Yiyu Chen, Quan Nguyen
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歩行改善のための適応型聴覚キューイング手法
ガウス過程回帰で個人のキュー応答モデルを学習し、最適化で聴覚キューを適応生成することで歩行状態を効果的に変化させる手法を提案・検証した。
原題: Human-in-the-loop Auditory Cueing Strategy for Gait Modification ／ Tina LY Wu, Anna Murphy, Chao Chen 他
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ピクセルから脚へ：四足歩行の階層的学習
階層強化学習により、四足ロボットがカメラ画像から障害物を避けつつ歩行・経路計画を同時に学習できることを示した論文。
原題: From Pixels to Legs: Hierarchical Learning of Quadruped Locomotion ／ Deepali Jain, Atil Iscen, Ken Caluwaerts
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切り替えタイミングを学習する：地形系列を踏破するためのコントローラ合成
各 terrain 用にカリキュラム学習で個別の DRL ポリシーを訓練し、ポリシー間の重複領域を確保した上で、切り替え成功率を推定するネットワークを学習して未知の地形系列でヒューリスティックより良い切替を実現した。
原題: Learning When to Switch: Composing Controllers to Traverse a Sequence of Terrain Artifacts ／ Brendan Tidd, Nicolas Hudson, Akansel Cosgun 他
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キャプチャーステップ：ヒューマノイドロボットのための堅牢な歩行
外乱に対して即座に足の着地位置とタイミングを修正するキャプチャーステップを用い、少ないセンサと計算で全方向歩行と強い押し復元能力を実現した枠組みを提案。
原題: Capture Steps: Robust Walking for Humanoid Robots ／ Marcell Missura, Maren Bennewitz, Sven Behnke
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事前学習済みニューラルネットワークを用いた四足ロボットのロバストなバウンディング制御方策の効率的学習
モデルベース制御のデータでNNを事前学習し、深層強化学習で微調整することで、四足ロボットのバウンディング歩容を効率的に学習させ、実機Jueying Miniで不整地走行を実現した。
原題: Efficient Learning of Control Policies for Robust Quadruped Bounding using Pretrained Neural Networks ／ Zhicheng Wang, Anqiao Li, Yixiao Zheng 他
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動的移動のための脚式ソフトロボットプラットフォーム
柔らかい素材で3Dプリントした脚と胴体を持つ四脚ソフトロボットを開発し、シミュレーションで歩容を調整することで毎秒0.9mの高速走行を実現した。
原題: A Legged Soft Robot Platform for Dynamic Locomotion ／ Boxi Xia, Jiaming Fu, Hongbo Zhu 他
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RealAnt：教育・研究向けの低コスト四足歩行ロボット
強化学習のベンチマーク「Ant」を低コストで物理実装したRealAntを開発し、10分未満の経験で歩行を学習できることを示した。
原題: RealAnt: An Open-Source Low-Cost Quadruped for Education and Research in Real-World Reinforcement Learning ／ Rinu Boney, Jussi Sainio, Mikko Kaivola 他
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高ダイナミック二足ホッピングのための新しい制御器に関する技術報告
股関節駆動型Penn Jerboaの跳躍制御として、着地速度を径方向に揃えて減衰損失を補い、股関節トルクで前後速度を目標角運動量に制御する「迎角制御」を提案し、解析的予測と実機実験で0.4〜2.5 m/sの安定歩行を実証した。
原題: Technical Report: A New Hopping Controller for Highly Dynamical Bipeds ／ Shane Rozen-Levy, Daniel E. Koditschek
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脚式ロコモーションにおける実行可能性保証のための効率的パラダイム
任意地形での脚式ロボットの重心・体幹軌道設計において、動的バランスと関節トルク・運動学的制限を効率的に保証する改良型実行可能領域と計画手法を提案し、HyQとAliengoで検証した。
原題: An Efficient Paradigm for Feasibility Guarantees in Legged Locomotion ／ Abdelrahman Abdallah, Michele Focchi, Romeo Orsolino 他
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摩擦駆動三脚ロボットの移動と制御
3本のサーボ駆動脚が生む摩擦力で動く三脚ロボットの運動モデルを実験で検証し、全方向移動可能な歩容マップとPI誤差補償による経路追従制御を実現した。
原題: Locomotion and Control of a Friction-Driven Tripedal Robot ／ Mark Hermes, Taylor McLaughlin, Mitul Luhar 他
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CVaRバリア関数によるリスク回避型計画：二足歩行ロボットの運動への応用
最悪ケースの安全性を評価するCVaR安全の概念とCVaRバリア関数を提案し、既存制御器に最小限の干渉でCVaR安全を保証する制御器を差分凸計画で設計、二足歩行ロボットに適用した。
原題: Risk-Averse Planning via CVaR Barrier Functions: Application to Bipedal Robot Locomotion ／ Mohamadreza Ahmadi, Xiaobin Xiong, Aaron D. Ames
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