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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: 2025/4/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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トポロジカルダイナミクスによる汎用モデル：衣類の折り畳み
衣類の折り畳み構造をトポロジカルグラフで表現し、GNNで変形を予測・制御することで、自己遮蔽のある複雑な衣類を折り畳む手法を提案した。
原題: Learning a General Model: Folding Clothing with Topological Dynamics ／ Yiming Liu, Lijun Han, Enlin Gu 他
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自己受け渡しの分類体系
料理中の21人の12時間以上の映像を人手で注釈し、自分の両手間で物体を受け渡す「自己受け渡し」の初の体系的分類を構築。さらに視覚言語モデルでその種類を分類できることを示した。
原題: A Taxonomy of Self-Handover ／ Naoki Wake, Atsushi Kanehira, Kazuhiro Sasabuchi 他
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CATCH-FORM-ACTer: 粘弾性物体操作のためのコンプライアンス対応触覚制御とハイブリッド変形調整に基づくアクショントランスフォーマー
粘弾性物体の接触を伴う操作において、従来のCATCH-FORM-3DにTransformerベースの行動チャンキング(ACT)を組み合わせ、実時間で剛性・減衰・拡散パラメータを調整することで、人間らしい力と変形の調整を模倣し、成功率を10〜20%向上させた。
原題: CATCH-FORM-ACTer: Compliance-Aware Tactile Control and Hybrid Deformation Regulation-Based Action Transformer for Viscoelastic Object Manipulation ／ Hongjun Ma, Weichang Li, Jingwei Zhang 他
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2自由度半自律手術ロボットアームにおける障害物回避のためのファジィRRT
宇宙長期ミッション向けの半自律手術ロボットアームで、ファジィRRTアルゴリズムを障害物回避と協調制御に適用し、経路探索時間と経路コストを大幅に改善した。
原題: Fuzzy-RRT for Obstacle Avoidance in a 2-DOF Semi-Autonomous Surgical Robotic Arm ／ Kaaustaaub Shankar, Wilhelm Louw, Bharadwaj Dogga 他
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両手ロボット操作のためのインターフェースとしてのグリッパーキーポーズと物体点流
グリッパーの目標姿勢と物体の点流を予測するインターフェースを連続行動推定と統合し、両手操作の精度と柔軟性を高めるフレームワークPPIを提案した。
原題: Gripper Keypose and Object Pointflow as Interfaces for Bimanual Robotic Manipulation ／ Yuyin Yang, Zetao Cai, Yang Tian 他
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RINGO: 未知環境における空中マニピュレータのための誘導軌道を用いたリアルタイムナビゲーション
空中マニピュレータが未知環境をリアルタイムでナビゲーションするための計画フレームワークを提案。マルチロータとエンドエフェクタの位置を同時に考慮し、Bスプライン曲線の凸包性を利用して到達可能作業空間内での衝突回避軌道を生成する。
原題: RINGO: Real-time Navigation with a Guiding Trajectory for Aerial Manipulators in Unknown Environments ／ Zhaopeng Zhang, Shizhen Wu, Chenfeng Guo 他
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RUKA：学習を活用したヒューマノイドハンド設計の再考
3Dプリントと既製品で作られた腱駆動型の低コストヒューマノイドハンドを開発し、モーションキャプチャデータから関節・指先とアクチュエータの対応モデルを学習することで巧みな操作を実現した。
原題: RUKA: Rethinking the Design of Humanoid Hands with Learning ／ Anya Zorin, Irmak Guzey, Billy Yan 他
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アクションフィードバック付き強化学習による冗長油圧マニピュレータの自律制御
油圧駆動の冗長マニピュレータに対し、手動操作データから油圧動特性をモデル化し、行動フィードバックを取り入れた強化学習でエンドエフェクタ位置追従の制御則を学習、実機へ直接適用可能なことを示した。
原題: Autonomous Control of Redundant Hydraulic Manipulator Using Reinforcement Learning with Action Feedback ／ Rohit Dhakate, Christian Brommer, Christoph Böhm 他
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QuickGrasp: 点群を用いた軽量な対蹠把持計画
6自由度空間でのサンプリングをほぼ行わず、点群から物体表面の把持点を最適化で求める軽量な対蹠把持計画手法を提案した論文。
原題: QuickGrasp: Lightweight Antipodal Grasp Planning with Point Clouds ／ Navin Sriram Ravie, Keerthi Vasan M, Asokan Thondiyath 他
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SE(3)拡散モデルと微分運動学を組み合わせた把持・配置の同時検出
把持姿勢検出に、配置可能性とロボットの到達可能性の制約を組み込み、SE(3)拡散モデルと微分逆運動学を統合して効率的に検出する手法を提案。
原題: Simultaneous Pick and Place Detection by Combining SE(3) Diffusion Models with Differential Kinematics ／ Tianyi Ko, Takuya Ikeda, Balazs Opra 他
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ロボット支援in vivoパッチクランプのためのマルチピペット位置推定における粗から細への学習
GANで背景ノイズを除去し、2段階Transformerで複数ピペットの先端位置を粗いヒートマップから精密座標へと推定する手法を提案し、10μm以内で98%以上の精度を達成した。
原題: Coarse-to-Fine Learning for Multi-Pipette Localisation in Robot-Assisted In Vivo Patch-Clamp ／ Lan Wei, Gema Vera Gonzalez, Phatsimo Kgwarae 他
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DexTOG: 言語指示に基づくタスク指向の巧みな把持学習
言語ガイド付き拡散モデルで多指ハンドのタスク指向把持を生成する枠組みDexTOGを提案し、80物体・5カテゴリの新データセットDexTOG-80Kを構築した。
原題: DexTOG: Learning Task-Oriented Dexterous Grasp with Language ／ Jieyi Zhang, Wenqiang Xu, Zhenjun Yu 他
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Next-Future: ロボットアームタスクのためのサンプル効率の良い方策学習
HERのリプレイ戦略を改良し、単一ステップ遷移に報酬を与える「Next-Future」を提案。8つのロボットマニピュレーションタスクでサンプル効率と成功率を向上させ、実機実験でも有効性を確認した。
原題: Next-Future: Sample-Efficient Policy Learning for Robotic-Arm Tasks ／ Fikrican Özgür, René Zurbrügg, Suryansh Kumar
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MOSAIC: 物理シミュレーションを用いたスキル中心のマニピュレーション計画
物理シミュレーションでスキルの実行結果を見積もり、得意な領域を起点にスキル列を双方向に繋ぐことで、長期的なマニピュレーション計画を効率的に生成する手法を提案。
原題: MOSAIC: Skill-Centric Manipulation Planning with Physics Simulation ／ Itamar Mishani, Yorai Shaoul, Maxim Likhachev
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視覚言語モデル予測制御によるマニピュレーション計画と軌道生成
視覚言語モデル(VLM)の知覚能力とモデル予測制御(MPC)を統合し、目標画像や言語指示から候補行動を生成・評価してマニピュレーション計画を行う手法を提案。計算量を抑えた軌道生成版も示す。
原題: Vision-Language Model Predictive Control for Manipulation Planning and Trajectory Generation ／ Jiaming Chen, Wentao Zhao, Ziyu Meng 他
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形状補完の不確かさを考慮した把持品質評価
単視点の点群から物体形状を補完する際の不確かさを推定し、それを把持姿勢の品質スコアに組み込むことで、実機での把持成功率を向上させた。
原題: Measuring Uncertainty in Shape Completion to Improve Grasp Quality ／ Nuno Ferreira Duarte, Seyed S. Mohammadi, Plinio Moreno 他
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モジュール式ソフト・リジッドハイブリッド指の可操作性とコンプライアンスの統合解析
油圧・空圧駆動のモジュール式ソフト・リジッドハイブリッド指について、ヤコビアンに基づく統一フレームワークで可操作性とコンプライアンスを解析し、2つの代表的なハンドで検証した。
原題: Unified Manipulability and Compliance Analysis of Modular Soft-Rigid Hybrid Fingers ／ Jianshu Zhou, Boyuan Liang, Junda Huang 他
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RobustDexGrasp: 汎用物体のロバストな巧みな把持
単眼視画像から未知物体を動的に把持するフレームワークを提案し、シミュレーションと実機で高い成功率と外乱へのロバスト性を示した。
原題: RobustDexGrasp: Robust Dexterous Grasping of General Objects ／ Hui Zhang, Zijian Wu, Linyi Huang 他
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模倣学習による巧みなマニピュレーション：サーベイ
ロボットハンドの巧みな操作を模倣学習で実現する手法を体系的にまとめ、課題と今後の研究方向を論じたサーベイ論文。
原題: Dexterous Manipulation through Imitation Learning: A Survey ／ Shan An, Ziyu Meng, Chao Tang 他
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7自由度ロボットマニピュレータに適用した身体性ニューロモーフィック制御
スパイキングニューラルネットワークを用いて7自由度ロボットアームの逆動力学を学習し、手動パラメータ調整なしでトルク予測誤差を60%以上削減、目標位置追従を実現した。
原題: Embodied Neuromorphic Control Applied on a 7-DOF Robotic Manipulator ／ Ziqi Wang, Jingyue Zhao, Jichao Yang 他
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ロボットマニピュレーションのための拡散モデル：サーベイ
拡散モデルをロボットマニピュレーション（把持学習・軌道計画・データ拡張）に応用した研究を、模倣学習・強化学習との統合やベンチマークを含めて体系的にまとめたサーベイ。
原題: Diffusion Models for Robotic Manipulation: A Survey ／ Rosa Wolf, Yitian Shi, Sheng Liu 他
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RoboTwin: 生成デジタルツインによる双腕ロボットベンチマーク
3D生成基盤モデルと大規模言語モデルを活用し、多様な専門家データセットと実世界に即した評価プラットフォームを提供する双腕ロボットタスク向けの生成デジタルツインフレームワークを提案。
原題: RoboTwin: Dual-Arm Robot Benchmark with Generative Digital Twins ／ Yao Mu, Tianxing Chen, Zanxin Chen 他
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STDArm: 静的データ学習の視覚運動ポリシーを動的ロボットマニピュレーションへ転移
静的環境で学習した視覚運動ポリシーを、移動ロボット上でもそのまま使えるよう、リアルタイムの行動補正・安定化・遅延推定を組み合わせて動的マニピュレーションを実現したシステム。
原題: STDArm: Transferring Visuomotor Policies From Static Data Training to Dynamic Robot Manipulation ／ Yifan Duan, Heng Li, Yilong Wu 他
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HERB: 人間拡張強化学習によるビンパッキング
人間のデモンストレーションを活用した強化学習フレームワークHERBを提案し、多様な3D物体のパッキングを効率的かつ安定して行う。
原題: HERB: Human-augmented Efficient Reinforcement learning for Bin-packing ／ Gojko Perovic, Nuno Ferreira Duarte, Atabak Dehban 他
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スキルプロンプトに基づく階層的継続模倣学習によるロボットマニピュレーション
動的環境でのロボット操作のための、スキルプロンプトを用いた階層的継続模倣学習フレームワークSPECIを提案し、スキルとタスクの両レベルでの知識転移を実現した。
原題: SPECI: Skill Prompts based Hierarchical Continual Imitation Learning for Robot Manipulation ／ Jingkai Xu, Xiangli Nie
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MAPLE: 一人称視点動画から学習した器用なロボット操作の事前知識のエンコード
一人称視点の大規模動画から物体との接触点と手の姿勢を予測する特徴を学習し、それを用いて器用なロボット操作の政策を訓練する手法を提案。シミュレーションと実機の17自由度ハンドで有効性を示した。
原題: MAPLE: Encoding Dexterous Robotic Manipulation Priors Learned From Egocentric Videos ／ Alexey Gavryushin, Xi Wang, Robert J. S. Malate 他
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折り紙 inspired 再構成可能マニピュレータの物理再構成パラメータと制御器の共最適化
折り紙 inspired モジュールからなる腱駆動再構成マニピュレータにおいて、関節剛性を設計変数として強化学習で制御方策と共最適化し、衝突回避を伴う目標到達タスクを実現した。
原題: Co-optimizing Physical Reconfiguration Parameters and Controllers for an Origami-inspired Reconfigurable Manipulator ／ Zhe Chen, Li Chen, Hao Zhang 他
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視触覚入力へのクロスモーダル注意を用いた強化学習による変形物体の把持
視覚と触覚の情報をクロスモーダル注意で融合する深層強化学習により、柔らかく壊れやすい変形物体を把持する制御を実現した研究。
原題: Grasping Deformable Objects via Reinforcement Learning with Cross-Modal Attention to Visuo-Tactile Inputs ／ Yonghyun Lee, Sungeun Hong, Min-gu Kim 他
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質量適応型アドミタンス制御によるロボットマニピュレータ
6自由度マニピュレータが未知のペイロード質量をリアルタイムで推定・補償し、アドミタンス制御で安定して経路追従する手法を提案。
原題: Mass-Adaptive Admittance Control for Robotic Manipulators ／ Hossein Gholampour, Jonathon E. Slightam, Logan E. Beaver
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等変モデルと把持スコア最適化によるプッシュ・把持方策学習
SE(2)等変性を取り入れたネットワークと把持スコア最適化により、散らかった環境でのプッシュと把持を統合的に学習する手法を提案し、シミュレーションと実機で成功率を大幅に改善した。
原題: Push-Grasp Policy Learning Using Equivariant Models and Grasp Score Optimization ／ Boce Hu, Heng Tian, Dian Wang 他
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