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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: 2020/3/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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学習ベースのタスク非依存スパイキング中枢パターン生成器
スパイキングニューラルネットワークを用い、学習によって構築するタスク非依存かつ生物学的に妥当な中枢パターン生成器の枠組みを提案し、ロボット実験で異なる速度の安定歩行と歩行周期内の速度変化を実現した。
原題: Task-Independent Spiking Central Pattern Generator: A Learning-Based Approach ／ Elie Aljalbout, Florian Walter, Florian Röhrbein 他
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四足歩行のための運動計画：接地位置と全身運動の統合計画・地形マッピング・全身制御
地形のコストマップ上で接地位置と水平運動を確率的・微分不要探索で同時に計画し、姿勢計画と全身制御を組み合わせて不整地での四足歩行を実現した研究。
原題: Motion Planning for Quadrupedal Locomotion: Coupled Planning, Terrain Mapping and Whole-Body Control ／ Carlos Mastalli, Ioannis Havoutis, Michele Focchi 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
形態発達を活用した神経コントローラ学習：課題難易度の影響に関する実験
四足・六足・八足ロボットの歩行学習に形態発達を取り入れ、課題が難しいほど形態発達が学習を助けるかを実験的に調べた論文。
原題: Some Experiments on the influence of Problem Hardness in Morphological Development based Learning of Neural Controllers ／ M. Naya-Varela, A. Faina, R. J. Duro
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
車輪付き二足ロボットのオンライン動的運動計画と制御
車輪付き二足ロボットの動的な走行と歩行を統合するため、Cart-LIPMとLIPMをテンプレートモデルとしたMPCベースの階層型計画・制御フレームワークを提案し、シミュレーションで障害物を越えるハイブリッド運動を実証した。
原題: Online Dynamic Motion Planning and Control for Wheeled Biped Robots ／ Songyan Xin, Sethu Vijayakumar
日本語で読む → - 論文歩行/義足制御ロボティクス
人間との相互作用をデータから特徴づける電動義足のモデルベース制御
モーションキャプチャデータから歩行軌道と人間-義足間の相互作用力を抽出し、そのばらつきを力のチューブとしてモデル化した上で、ロバストCLF-QP制御により追加センサなしで安定歩行を実現する手法を提案した。
原題: Data-driven Characterization of Human Interaction for Model-based Control of Powered Prostheses ／ Rachel Gehlhar, Yuxiao Chen, Aaron D. Ames
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
学習型ANNコントローラのための形態発達に関する実験
四足歩行ロボットを題材に、成長に伴う形態変化（形態発達）が学習に与える影響を実験的に分析し、どのような条件で有効かを考察した論文。
原題: An Experiment in Morphological Development for Learning ANN Based Controllers ／ M. Naya-Varela, A. Faina, R. J. Duro
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
学習初期化と解析コストによる動的四足歩行の信頼性向上
軌道最適化フレームワークTOWRに解析的コストとオフライン学習による初期化を追加し、実機四足ロボットで16歩・5.5秒の動的軌道を異なる地形で実行できるようにした。
原題: Reliable Trajectories for Dynamic Quadrupeds using Analytical Costs and Learned Initializations ／ Oliwier Melon, Mathieu Geisert, David Surovik 他
日本語で読む → - 論文歩行解析ロボティクス
単眼RGBカメラと移動型テレロボットによる歩行解析
低コストRGBカメラを搭載した移動型テレロボットと姿勢推定モデル(OpenPose/VNect)を用い、単眼映像から4つの歩行パラメータを推定して歩行パターンを分類する手法を提案した。
原題: A Single RGB Camera Based Gait Analysis with a Mobile Tele-Robot for Healthcare ／ Ziyang Wang
日本語で読む → - 論文歩行制御
ミリ毛ロボットの前後双方向運動
圧電アクチュエータを搭載したミリメートルスケールの毛付きロボットが、乾性摩擦モデルに基づく理論予測と実験により、単一アクチュエータで前進・後退の双方向運動を実現できることを示した。
原題: On the Forward and Backward Motion of Milli-Bristle-Bots ／ DeaGyu Kim, Zhijian Hao, Ali Reza Mohazab 他
日本語で読む → - 論文歩行者検知・追跡画像認識
自動運転のための歩行者モデル 第I部：センシングから追跡までの低レベルモデル
自動運転車が歩行者を検知・追跡するための技術を、センシングから検出・認識・追跡まで階層的に整理したレビュー論文。
原題: Pedestrian Models for Autonomous Driving Part I: Low-Level Models, from Sensing to Tracking ／ Fanta Camara, Nicola Bellotto, Serhan Cosar 他
日本語で読む → - 論文歩行・バランス制御ロボティクス
ヒューマノイドの全身運動スキルを深層強化学習で獲得する階層的フレームワーク
物理シミュレータ上で深層強化学習を用い、足首・股関節・足傾斜・踏み出しなどの多様なバランス回復動作を単一のポリシーで学習し、実機転送可能な全身運動スキルを獲得した研究。
原題: Learning Whole-body Motor Skills for Humanoids ／ Chuanyu Yang, Kai Yuan, Wolfgang Merkt 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
動的四足歩行のための誘導付き制約方策最適化
制約付き強化学習(CPPO)に制約違反時の状態復帰機構を加えたGCPOを提案し、実機ANYmalで速度追従制御を安全制約内で実現した。
原題: Guided Constrained Policy Optimization for Dynamic Quadrupedal Robot Locomotion ／ Siddhant Gangapurwala, Alexander Mitchell, Ioannis Havoutis
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
安定した二足歩行を生成するモジュラー型フレームワーク：計画から制御まで
3質量の抽象力学モデルに基づき、障害物を考慮した歩行軌道計画とMPC制御を組み合わせて、ロバストな二足歩行を生成するフレームワークを提案し、シミュレーションで検証した。
原題: A Modular Framework to Generate Robust Biped Locomotion: From Planning to Control ／ Mohammadreza Kasaei, Ali Ahmadi, Nuno Lau 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
最小限の人的労力で実世界を歩くことを学ぶ
実機ロボット上で深層強化学習により歩行方策を学習するシステムを開発し、自動データ収集と安全制約付きRLで3種類の地形での歩行獲得を実現した。
原題: Learning to Walk in the Real World with Minimal Human Effort ／ Sehoon Ha, Peng Xu, Zhenyu Tan 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
歩き方を学ぶ：動作記憶による最適制御ソルバのウォームスタート
ヒューマノイドの歩行計画のため、オフライン生成した全身軌道を動作記憶として学習し、最適制御ソルバの初期解に用いることで収束反復回数を大幅に削減した。
原題: Learning How to Walk: Warm-starting Optimal Control Solver with Memory of Motion ／ Teguh Santoso Lembono, Carlos Mastalli, Pierre Fernbach 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
不確実な地面に備える：走行時の地面不確実性を明示的に最適化する動作計画
脚式ロボットの走行において、地面の不確実性に対するロバスト性を明示的に最適化する動作計画手法を提案し、再計画なしで外乱を効果的に棄却する歩容を生成した。
原題: Planning for the Unexpected: Explicitly Optimizing Motions for Ground Uncertainty in Running ／ Kevin Green, Ross L. Hatton, Jonathan Hurst
日本語で読む → - 論文歩行者予測ロボティクス
非パラメトリック軌道クラスタリングと離散遷移点を用いた歩行者運動モデル
歩行者の軌道を連続的な運動パターンと離散的な意思決定点に分けてクラスタリングし、オンラインでの軌道予測と異常検知を高精度に行うモデルを提案した。
原題: Pedestrian Motion Model Using Non-Parametric Trajectory Clustering and Discrete Transition Points ／ Yutao Han, Rina Tse, Mark Campbell
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
ラズパイ上でリアルタイム学習する歩行ロボット
腕付きロボットにニューラルネットを実装し、ラズパイ3上で局所的に学習させて直進歩行を獲得させ、学習率や誤差許容の影響を解析した。
原題: Self learning robot using real-time neural networks ／ Chirag Gupta, Chikita Nangia, Chetan Kumar
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
PD制御による二足歩行ロボットの局所安定性解析
二足歩行ロボットのPD追従制御則について、連続・離散が交互に起こるハイブリッド系での安定性を理論的に示し、シミュレーションで検証した論文。
原題: Local Stability of PD Controlled Bipedal Walking Robots ／ Shishir Kolathaya
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
歩容グラフ最適化：下肢リハビリ外骨格ロボットのための1つの基本歩容から可変歩容を生成
SLAMのポーズグラフ最適化に着想を得て、健常者の基本歩容から患者に快適な可変歩容を生成するグラフベース手法を提案し、歩幅調整・障害物回避・階段昇降で検証した。
原題: Gait Graph Optimization: Generate Variable Gaits from One Base Gait for Lower-limb Rehabilitation Exoskeleton Robots ／ Lei Zhang, Weihai Chen, Yuan Chai 他
日本語で読む → - 論文歩行機械学習
壁沿い走行ロボットの制御における機械学習アルゴリズムの比較研究
超音波センサデータから壁沿い走行ロボットの進行方向を予測する機械学習モデルを比較し、決定木や勾配ブースティングで従来を上回る高精度を達成した。
原題: A Comparative Study on Machine Learning Algorithms for the Control of a Wall Following Robot ／ Issam Hammad, Kamal El-Sankary, Jason Gu
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
拡張ランダムサーチによる四足ロボットの歩容ライブラリ合成
拡張ランダムサーチを用いて四足ロボットの前進・後退・横歩き・旋回の足軌道をシミュレーションで学習し、実機に転移して歩容ライブラリを構築した研究。
原題: Gait Library Synthesis for Quadruped Robots via Augmented Random Search ／ Sashank Tirumala, Aditya Sagi, Kartik Paigwar 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
3次元可変高さ倒立振子の0ステップ捕捉可能性・運動分解・大域フィードバック制御
高さが変化する3次元倒立振子モデルについて、固定・可変CoPそれぞれでバランス維持の必要十分条件を導出し、2次元の制御手法を3次元へ一般化した研究。
原題: 0-Step Capturability, Motion Decomposition and Global Feedback Control of the 3D Variable Height-Inverted Pendulum ／ Gabriel Garcia, Robert Griffin, Jerry Pratt
日本語で読む → - 論文歩行者シミュレーション機械学習
障害物の危険度を考慮した強化学習による歩行者経路計画モデル
強化学習を用いて、人間の環境知覚と障害物への危険意識に基づく歩行者の経路計画・衝突回避モデルを提案し、人間らしい歩行慣習を再現できることを示した。
原題: A pedestrian path-planning model in accordance with obstacle's danger with reinforcement learning ／ Thanh-Trung Trinh, Dinh-Minh Vu, Masaomi Kimura
日本語で読む → - 論文歩行physics.bio-ph
体と地形の相互作用が昆虫と脚式ロボットの大きな段差踏破に与える影響
ゴキブリと6脚ロボットを高さの異なる大きな段差に走行突入させ、体と地形の接触が踏破性能に与える影響を調べ、体のピッチ制御でロボットの踏破可能高さを75%向上させた。
原題: Body-terrain interaction affects large bump traversal of insects and legged robots ／ Sean W. Gart, Chen Li
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
発散成分に基づく頑健な二足歩行生成の階層フレームワーク
発散成分（DCM）を用いて次の一歩のタイミングと位置を調整し、強い押し外乱にも耐える二足歩行制御フレームワークを提案し、シミュレーションで検証した。
原題: A Hierarchical Framework to Generate Robust Biped Locomotion Based on Divergent Component of Motion ／ Mohammadreza Kasaei, Nuno Lau, Artur Pereira
日本語で読む → - 論文歩行者軌道予測ロボティクス
交差点における歩行者軌道予測のための運動プリミティブの逐次学習
歩行者の軌道を運動プリミティブに分割し、新データが得られるたびに類似プリミティブを統合しつつ新規パターンを追加する逐次学習法を提案。単一・複数交差点の実験でオフライン学習より予測誤差を低減し、モデルサイズの増加も抑えた。
原題: Incremental Learning of Motion Primitives for Pedestrian Trajectory Prediction at Intersections ／ Golnaz Habibi, Nikita Japuria, Jonathan P. How
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
微分平坦性を利用した2Dバネ付き倒立振子モデルの最適制御
脚長と股関節トルクを能動制御できる拡張SLIPモデルの支持脚ダイナミクスが微分平坦であることを示し、その性質を活かしてハイブリッド系のオンライン最適制御を実現した。
原題: Optimal Control of a Differentially Flat 2D Spring-Loaded Inverted Pendulum Model ／ Hua Chen, Patrick M. Wensing, Wei Zhang
日本語で読む → - 論文歩行予測画像認識
ノイズを含む教師信号で歩行者の身体運動を分解し予測する
一人称視点映像から歩行者の将来の全身キーポイント位置を予測するため、姿勢補完と軌道・姿勢への分解モジュールでノイズの多い注釈を活用する階層的予測ネットワークを提案した。
原題: Disentangling Human Dynamics for Pedestrian Locomotion Forecasting with Noisy Supervision ／ Karttikeya Mangalam, Ehsan Adeli, Kuan-Hui Lee 他
日本語で読む → - 論文歩行ロボティクス
DCMに基づく二足歩行ロボット制御アーキテクチャのベンチマーク
DCMに基づく3層制御アーキテクチャを位置・速度・トルク制御モードで比較評価し、iCubで最高速度0.3372m/sの歩行を実現した。
原題: A Benchmarking of DCM Based Architectures for Position, Velocity and Torque Controlled Humanoid Robots ／ Giulio Romualdi, Stefano Dafarra, Yue Hu 他
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