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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: 2020/8/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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3DアクチュエートSLIPモデルとハイブリッドLIP歩行制御の埋め込みによる動的で多様なヒューマノイド歩行
3DアクチュエートSLIPモデルにH-LIPベースの歩行制御を適用し、多様な歩行・位置追跡・軌道追跡を生成、それをタスク空間制御でAtlasに埋め込んで動的歩行を実現した。
原題: Dynamic and Versatile Humanoid Walking via Embedding 3D Actuated SLIP Model with Hybrid LIP Based Stepping ／ Xiaobin Xiong, Aaron Ames
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多様な脚型ロボットに共通適用できる汎用的な移動スキル学習フレームワーク
二足・三足・四足・六足や車輪型を含む9種類のロボットに対し、ハイパーパラメータと報酬定義を共通化したオフポリシー強化学習で、機体固有の調整なしに多様な移動スキルを学習できることを示した。
原題: Towards General and Autonomous Learning of Core Skills: A Case Study in Locomotion ／ Roland Hafner, Tim Hertweck, Philipp Klöppner 他
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敵対的学習による俊敏な歩行の獲得
四足ロボットが追跡者、別のロボットが逃走者となって敵対的に学習することで、環境設計の手間を減らしつつ俊敏な歩行制御を自動獲得する手法を提案。
原題: Learning Agile Locomotion via Adversarial Training ／ Yujin Tang, Jie Tan, Tatsuya Harada
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フライホイールSLIPと運動量伝達を用いた二足ロボットの連続バク転計画
バク転を跳躍と回転の結合として捉え、フライホイールSLIPモデルと運動量伝達法で二足ロボットの連続バク転動作を計画・制御する手法を提案した。
原題: Sequential Motion Planning for Bipedal Somersault via Flywheel SLIP and Momentum Transmission with Task Space Control ／ Xiaobin Xiong, Aaron Ames
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学習方策に埋め込まれた構造が四足歩行の学習に与える影響
四足歩行の強化学習において、直接方策・構造化方策・高度構造化方策の3種類を比較し、構造の導入が学習効率と外乱下での速度追従性能に与える定量的影響をシミュレーションで分析した論文。
原題: How does the structure embedded in learning policy affect learning quadruped locomotion? ／ Kuangen Zhang, Jongwoo Lee, Zhimin Hou 他
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四足歩行ロボットのためのオンライン動的軌道最適化と制御
簡略化した運動量ベースのモデルを用いて、不整地や移動障害物に対応できる動的安定な歩容軌道をオンラインで高速生成する計画手法を提案し、実機で検証した。
原題: Online Dynamic Trajectory Optimization and Control for a Quadruped Robot ／ Oguzhan Cebe, Carlo Tiseo, Guiyang Xin 他
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線形時相論理仕様を組み込んだ足配置計画
線形時相論理(LTL)の仕様を混合整数二次制約二次計画問題にエンコードし、障害物のない領域間を安全に移動する足配置計画を生成する手法を提案した論文。
原題: Footstep Planning with Encoded Linear Temporal Logic Specifications ／ Vikram Ramanathan
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適応型ニューラルネットワーク制御による不確かなダイナミクスを持つ3D二足歩行ロボットの速度調整
モデルパラメータの不確かさに対応するため、事前学習不要の浅い適応型ニューラルネットワークをHZD制御に統合し、3D二足歩行ロボットの速度追従性能を向上させた研究。
原題: Velocity Regulation of 3D Bipedal Walking Robots with Uncertain Dynamics Through Adaptive Neural Network Controller ／ Guillermo A. Castillo, Bowen Weng, Terrence C. Stewart 他
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接触点周りの角運動量による二足歩行制御：LIPベース制御器での検証
二足歩行のフィードバック制御において、接触点周りの角運動量が線形速度より優れることを示し、LIP制御器を角運動量で再定式化して20自由度ロボットCassie Blueで高速歩行・旋回・外乱抑制・不整地歩行を実現した。
原題: Angular Momentum about the Contact Point for Control of Bipedal Locomotion: Validation in a LIP-based Controller ／ Yukai Gong, Jessy Grizzle
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四足歩行ロボットのためのマルチセンサ状態推定融合
IMU・関節エンコーダ・カメラ・LiDARの情報を統合し、四足ロボットの歩行状態を推定するアルゴリズムを提案した論文。
原題: Multi-Sensor State Estimation Fusion on Quadruped Robot Locomotion ／ Chen Yao, Zhenzhong Jia
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専門家の実演から四足歩行ロボットの安定した機動を学習する
速度・旋回半径ごとに複数の方策を学習し、上位のニューラルネットで遷移を滑らかにするフィルタを専門家の実演から学習して、四足ロボットの安定した機動を実現した。
原題: Learning Stable Manoeuvres in Quadruped Robots from Expert Demonstrations ／ Sashank Tirumala, Sagar Gubbi, Kartik Paigwar 他
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潜在空間制御による四足歩行のセマンティック制約付き最適化
四足歩行制御を構造化潜在空間での最適化として定式化し、深層生成モデルと学習済み分類器で複雑な制約を微分可能かつ高速に扱う手法を提案、実機ANYmalで検証した。
原題: First Steps: Latent-Space Control with Semantic Constraints for Quadruped Locomotion ／ Alexander L. Mitchell, Martin Engelcke, Oiwi Parker Jones 他
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点足脚式ロボットの線歩行とバランス制御
低次元仮想モデルと4項バランス制御器を用い、幅6cmの橋を90kg四足ロボットHyQが2足でバランスしながら線歩行できることをシミュレーションで示した研究。
原題: Line Walking and Balancing for Legged Robots with Point Feet ／ Carlos Gonzalez, Victor Barasuol, Marco Frigerio 他
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動的結合された二重リムレスホイールモデルによる追加ロボット脚の受動的四足歩行同期
人間が装着する追加ロボット脚(XRL)と人間の脚を合わせた四足系で、バネとダンパで結合した二重リムレスホイールモデルにより、望ましい25%の位相差への受動的同期が可能なことを示した研究。
原題: Passive Quadrupedal Gait Synchronization for Extra Robotic Legs Using a Dynamically Coupled Double Rimless Wheel Model ／ Daniel J. Gonzalez, H. Harry Asada
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二足歩行ロボットにおける足置き位置とタイミングの非同期リアルタイム最適化
2つの最適化器を非同期に組み合わせ、二足歩行ロボットの足置き位置と歩行タイミングをリアルタイムで同時最適化する手法を提案し、大きな外乱からの復帰性能を実験的に示した。
原題: Asynchronous Real-Time Optimization of Footstep Placement and Timing in Bipedal Walking Robots ／ Digby Chappell, Ke Wang, Petar Kormushev
日本語で読む → - 論文外骨格・歩行支援ロボティクス
足底力予測に基づく遅延補償付き歩行支援外骨格の制御
IMUデータからLSTMで将来の足底力を予測し、計算・通信遅延を先読みして歩行支援外骨格を適切なタイミングで制御する手法を提案した。
原題: Control of Walking Assist Exoskeleton with Time-delay Based on the Prediction of Plantar Force ／ Ming Ding, Mikihisa Nagashima, Sung-Gwi Cho 他
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動的インチワームクローリング：3リンクロボットの性能解析と最適化
3リンクロボットの受動摩擦接触を伴う動的クローリングをシミュレーションと実験で解析し、入力パラメータの最適化や機械学習による移動距離改善を図った研究。
原題: Dynamic Inchworm Crawling: Performance Analysis and Optimization of a Three-link Robot ／ Benny Gamus, Amir D. Gat, Yizhar Or
日本語で読む → - 論文自動運転/歩行者意図推定ロボティクス
歩行者の横断意図推定フレームワークの実車実証
自動運転車と歩行者のアイコンタクト不足を補うため、歩行者の横断意図を推定するフレームワークを実車に搭載し、共有空間でのフィールドテストで有効性を示した。
原題: Autonomous Driving: Framework for Pedestrian Intention Estimationin a Real World Scenario ／ Walter Morales Alvarez, Francisco Miguel Moreno, Oscar Sipele 他
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脚式ロボットの全身運動計画のためのハイブリッドシステムDDP
状態依存の切り替えを伴うハイブリッドシステム向けに、衝撃対応DDP・拡張ラグランジュ法・切り替え時間最適化を統合したHS-DDPを提案し、MIT Mini Cheetahのバウンディング歩容で有効性を示した。
原題: Hybrid Systems Differential Dynamic Programming for Whole-Body Motion Planning of Legged Robots ／ He Li, Patrick M. Wensing
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段差や下り坂に対応する二足走行ロボットの制御手法
生体模倣の仮想点制御を用い、二足走行ロボットが最大40cmの段差や下り坂でも安定して走れるようモデルと制御パラメータの指針を示した研究。
原題: A Control Method to Compensate Ground Level Changes for Running Bipedal Robots ／ Özge Drama, Alexander Badri-Spröwitz
日本語で読む → - 論文歩行者予測ロボティクス
歩道の外へ：自動運転車のための共有空間における歩行者予測
歩行者が譲るタイミングを学習するリスクベースの注意機構と車両影響モデルを組み合わせ、共有空間と従来の道路の両方で高精度かつ解釈可能な歩行者軌跡予測手法OSPを提案した。
原題: Off The Beaten Sidewalk: Pedestrian Prediction In Shared Spaces For Autonomous Vehicles ／ Cyrus Anderson, Ram Vasudevan, Matthew Johnson-Roberson
日本語で読む → - 論文ニューロモルフィック歩行cs.NE
アストロサイト変調ニューロモルフィック中枢パターン生成器によるIntel Loihi上の六脚ロボット歩行
スパイキング神経・アストロサイトネットワークに基づくCPGをIntel Loihiチップ上に実装し、ROS連携フレームワークで六脚ロボットの2種類の歩容を生成・制御できることを示した研究。
原題: An Astrocyte-Modulated Neuromorphic Central Pattern Generator for Hexapod Robot Locomotion on Intel's Loihi ／ Ioannis Polykretis, Konstantinos P. Michmizos
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記憶を持つ制御による人間サイズ二足歩行の学習
RNNを用いた二足歩行のsim-to-real制御を検討し、ダイナミクスランダム化により過学習を防ぐことで実機転移が改善することを示した。
原題: Learning Memory-Based Control for Human-Scale Bipedal Locomotion ／ Jonah Siekmann, Srikar Valluri, Jeremy Dao 他
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OpenSHC：多脚ロボット向け汎用高レベルコントローラ
準静的な多脚ロボットの歩容と姿勢を生成するオープンソースの高レベルコントローラで、ROS統合により様々なアクチュエータや脚構成の実機・シミュレーションに展開でき、6脚ロボットで歩容や脚配置のエネルギー性能を評価した。
原題: OpenSHC: A Versatile Multilegged Robot Controller ／ Benjamin Tam, Fletcher Talbot, Ryan Steindl 他
日本語で読む → - 論文歩行計画ロボティクス
モンテカルロ木探索を用いた六脚ロボットの耐故障性フリーゲイトと足場計画
六脚ロボットの歩容と足場の計画を系列最適化問題として統合し、モンテカルロ木探索で最適化することで、足場が疎な環境での通過性を大幅に向上させた研究。
原題: Fault Tolerant Free Gait and Footstep Planning for Hexapod Robot Based on Monte-Carlo Tree ／ Liang Ding, Peng Xu, Haibo Gao 他
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二足歩行ロボットの歩容生成への位相幾何学的アプローチ
平衡点を種として、状態・時間・制御空間内に周期的歩容の多様体を構築し、2D・3Dの劣駆動二足歩行ロボットの開ループ・閉ループ歩容を生成する手法を提案。
原題: A Topological Approach to Gait Generation for Biped Robots ／ Nelson Rosa, Kevin M. Lynch
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スラスタ支援による二足歩行の中心多様体整形
スラスタを併用する二足歩行ロボットの歩容設計において、中心多様体を整形することで歩行の頑健性と効率を高める手法を提案した論文。
原題: Thruster-assisted center manifold shaping in bipedal legged locomotion ／ Arthur C. B. de Oliveira, Alireza Ramezani
日本語で読む → - 論文歩行制御
モデル不確かさ下での動的ロボットのためのロバスト安全臨界制御
モデル不確かさがあっても安定性と安全性を保証する二次計画法ベースのロバスト制御を提案し、二足歩行ロボットの歩行や飛び石への足置きで検証した。
原題: Robust Safety-Critical Control for Dynamic Robotics ／ Quan Nguyen, Koushil Sreenath
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
動的歩行を実現する四足ロボットのレビュー
MITCheetahやHyQ、ANYmal、BigDogなどの四足ロボットについて、機械構造・アクチュエーション・制御を概観したレビュー論文。
原題: Review of Quadruped Robots for Dynamic Locomotion ／ Qiayuan Liao
日本語で読む → - 論文自動運転・歩行者インタラクションHCI
道の紳士たち：機械学習で読み解く歩行者の自動運転車の譲り行動の解釈
VR実験で歩行者の頭部方向変化を機械学習で6パターンに分類し、自動運転車の譲り行動と車体サイズが歩行者の注視や横断判断に与える影響を明らかにした。
原題: Gentlemen on the Road: Understanding How Pedestrians Interpret Yielding Behavior of Autonomous Vehicles using Machine Learning ／ Yoon Kyung Lee, Yong-Eun Rhee, Jeh-Kwang Ryu 他
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