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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: 2018/1/1 ／ arXivを3時間ごとに自動収集
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可変高さ歩行のための捕捉可能性に基づくパターン生成
可変高さ倒立振子モデルに捕捉可能性解析を拡張し、不整地での3D歩行を実現する捕捉入力をリアルタイムMPCで計算する手法を提案した。
原題: Capturability-based Pattern Generation for Walking with Variable Height ／ Stéphane Caron, Adrien Escande, Leonardo Lanari 他
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二足歩行ロボットの入力対状態安定性：DURUSへの応用
モデルベースおよび位相ベースの不確実性下でも安定な歩行を実現するため、連続ダイナミクスの指数入力対状態安定化とハイブリッド不変条件が十分条件となることを示し、23自由度二足歩行ロボットDURUSで実験的に検証した。
原題: Input to State Stability of Bipedal Walking Robots: Application to DURUS ／ Shishir Kolathaya, Jacob Reher, Aaron D. Ames
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接触を考慮した四足歩行ロボットの全身非線形モデル予測制御
接触ダイナミクスを含む全身モデルを最適化し、四足ロボットで最大190Hzの非線形MPCを実現した研究。
原題: Whole-Body Nonlinear Model Predictive Control Through Contacts for Quadrupeds ／ Michael Neunert, Markus Stäuble, Markus Giftthaler 他
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ホモトピー類ガイダンスを用いた効率的な足配置計画
ユーザーが直感的に定義できるホモトピー類からヒューリスティック関数を自動生成し、人型ロボットの足配置計画を効率化する手法を提案。複雑な多層環境にも拡張可能。
原題: Effective Footstep Planning Using Homotopy-Class Guidance ／ Vinitha Ranganeni, Sahit Chintalapudi, Oren Salzman 他
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離散地形の動的歩行のための深層視覚認識
足場が離散的に配置された地形を二足歩行ロボットが動的に歩くため、着地直前の画像から次の歩幅を推定する畳み込みニューラルネットワークを設計し、視覚フィードバック制御で100歩以上の連続歩行を実現した。
原題: Deep Visual Perception for Dynamic Walking on Discrete Terrain ／ Avinash Siravuru, Allan Wang, Quan Nguyen 他
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駆動整合レンチポリトープと実行可能レンチポリトープ
脚式ロボットの運動計画で関節トルク最小化や最大推進を可能にするため、摩擦円錐と駆動限界を満たす重心加速度制約を定義する2つの6次元有界ポリトープ(AWPとFWP)を提案した。
原題: The Actuation-consistent Wrench Polytope (AWP) and the Feasible Wrench Polytope (FWP) ／ Romeo Orsolino, Michele Focchi, Carlos Mastalli 他
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外部接触力を活用したMPC歩行フレームワーク
線形MPCに外部接触力の計画を追加し、ZMP追従誤差を補償する最適力をMIQPで求める歩行制御手法を提案。手の接触により2〜3倍の外乱に耐えられることをシミュレーションで示した。
原題: An MPC Walking Framework With External Contact Forces ／ Sean Mason, Nicholas Rotella, Stefan Schaal 他
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脚式ロボットのオンライン軌道最適化へのレンチに基づく実行可能性解析の応用
脚式ロボットの動作計画において、アクチュエータの力・トルク限界を考慮した新しい6次元有界ポリトープ（AWPとFWP）を提案し、これを用いて外乱レンチに対するロバスト性を最適化するオンラインCoM軌道計画を四脚ロボットHyQで実装した。
原題: Application of Wrench based Feasibility Analysis to the Online Trajectory Optimization of Legged Robots ／ Romeo Orsolino, Michele Focchi, Carlos Mastalli 他
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画像条件付きダイナミクスモデルによる脚式ミリロボットの制御学習
17分未満のデータからニューラルネットでロボットのダイナミクスを学習し、カメラ画像を条件に地形ごとの歩容をオンライン生成して目的地追従を実現した。
原題: Learning Image-Conditioned Dynamics Models for Control of Under-actuated Legged Millirobots ／ Anusha Nagabandi, Guangzhao Yang, Thomas Asmar 他
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LQR木を用いたリミットサイクルを持つハイブリッドシステムの計画と制御
LQR木を拡張し、目標リミットサイクルを持つハイブリッドシステムのためのマルチクエリ復帰ポリシーを提案。コンパス歩行モデルの動的歩行リミットサイクルをランダム初期条件から安定化できることをシミュレーションで示した。
原題: Towards Planning and Control of Hybrid Systems with Limit Cycle using LQR Trees ／ Ramkumar Natarajan, Siddharthan Rajasekaran, Jonathan D. Taylor
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CPGを用いた横方向衝撃に耐える四脚ロボットの制御手法
Hopf振動子型CPGを8ニューロンに拡張して横方向のトロット歩容を生成し、ZMPに基づく重心計画と横歩幅調整で四脚ロボットの横衝撃耐性を向上させた。
原題: CPG-Based Control Scheme for Quadruped Robot to Withstand the Lateral Impact ／ Qingsheng Luo, Chenyang Zhou, Yan Jia 他
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RAMoneで安定かつエネルギー効率の良い歩行を学習
平面二足歩行ロボットRAMoneの制御パラメータを強化学習（CMA）で最適化し、様々な速度で安定かつ省エネな歩行を実現した。
原題: Learning Stable and Energetically Economical Walking with RAMone ／ Audrow Nash, Yu-Ming Chen, Nils Smit-Anseeuw 他
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脚式ロボットのリアルタイム動作計画：モデル予測制御アプローチ
制約付き非線形モデル予測制御を並列化したSLQアルゴリズムで高速化し、四足ロボットの動的歩容を数ミリ秒で生成できるリアルタイム動作計画を実現した。
原題: Real-Time Motion Planning of Legged Robots: A Model Predictive Control Approach ／ Farbod Farshidian, Edo Jelavić, Asutosh Satapathy 他
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不整地二足歩行のための再帰決定論的方策勾配法
部分観測環境での二足歩行を解くため、再帰決定論的方策勾配法(RDPG)を改良し、OpenAI GymのBipedal-Walker課題で不整地を長距離歩行できる適応的なエージェントを実現した。
原題: Recurrent Deterministic Policy Gradient Method for Bipedal Locomotion on Rough Terrain Challenge ／ Doo Re Song, Chuanyu Yang, Christopher McGreavy 他
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外乱に強い二足歩行のための反応的で効率的な歩容生成器
DCM計測に基づき足位置・タイミングとCoP・角運動量を最適統合し、外乱に頑健な歩容をリアルタイム生成する手法を提案した。
原題: A Reactive and Efficient Walking Pattern Generator for Robust Bipedal Locomotion ／ Fatemeh Nazemi, Aghil Yousefi-koma, Farzad A. shirazi 他
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着地衝撃と接触切替を伴う跳躍タスクのための構造化ニューラルネットワーク方策の学習
接触位置やタイミングが未知の跳躍タスクに対し、最適制御で局所方策を最適化し、その情報を保つ構造化ニューラルネットで反応型方策を学習、実機にも転移した研究。
原題: Learning a Structured Neural Network Policy for a Hopping Task ／ Julian Viereck, Jules Kozolinsky, Alexander Herzog 他
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二足歩行の軌道最適化ベンチマークとSGD系手法の有効性検証
脚式ロボットの軌道最適化・姿勢生成の新ベンチマークを提案し、SQPとSGD系の確率的・逐次手法を比較。SGD系が難しい初期値で高い成功率を示し、コストと制約をランダム部分集合で更新するSQP変種が最大30%改善した。
原題: SGD for robot motion? The effectiveness of stochastic optimization on a new benchmark for biped locomotion tasks ／ Martim Brandao, Kenji Hashimoto, Atsuo Takanishi
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二足歩行と押し戻し回復のためのデータ駆動型計算モデル
人間の二足歩行と外部からの押しに対する回復動作を、離散的な切り替えと連続的な動力学を併せ持つハイブリッドシステムとしてデータ駆動でモデル化した研究。
原題: Data Driven Computational Model for Bipedal Walking and Push Recovery ／ Vijay Bhaskar Semwal
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フィードバック正則化と幾何学的PID制御による平面3リンクハイブリッド二足歩行モデルのロバスト安定化
平面3リンク二足歩行モデルに対し、仮想拘束とフィードバック正則化を組み合わせて幾何学的PID制御を適用し、傾斜変動に対するロバストな安定化を実現した。
原題: Feedback Regularization and Geometric PID Control for Robust Stabilization of a Planar Three-link Hybrid Bipedal Walking Model ／ W. M. L. T. Weerakoon, T. W. U. Madhushani, D. H. S. Maithripala 他
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キャプチャポイントフィードバック制御による位置制御ヒューマノイドの押し出し復帰
トルク制御を前提とする足首・股関節戦略を、キャプチャポイント誤差のフィードバックで位置制御ヒューマノイドに実装し、強い押し出しからの復帰を実現した。
原題: Push Recovery of a Position-Controlled Humanoid Robot Based on Capture Point Feedback Control ／ Milad Shafiee-Ashtiani, Aghil Yousefi-Koma, Reihaneh Mirjalili 他
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過小拘束全身制御による脚を伸ばした歩行
全身制御器に脚の伸展を優先させることで、つま先離れを自然に活用し、複雑な高さ計画なしに効率的な二足歩行を実現した。
原題: Straight-Leg Walking Through Underconstrained Whole-Body Control ／ Robert J. Griffin, Georg Wiedebach, Sylvain Bertrand 他
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ZMPと重心高さ変化を併用したバランス制御：凸有界性アプローチ
3D重心軌道の捕捉可能性を定量化する有界性条件を導入し、ZMPと重心高さ変化を同時に扱う低次元でリアルタイム制御可能な凸最適化によるバランス制御手法を提案した。
原題: Balance control using both ZMP and COM height variations: A convex boundedness approach ／ Stéphane Caron, Bastien Mallein
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ドメイン知識を活用したベイズ最適化によるATRIAS二足歩行ロボットの制御
人間の歩行知識に基づく特徴変換で制御パラメータを低次元化し、ATRIAS二足歩行ロボットの実機とシミュレーションでベイズ最適化の効率を向上させた研究。
原題: Bayesian Optimization Using Domain Knowledge on the ATRIAS Biped ／ Akshara Rai, Rika Antonova, Seungmoon Song 他
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障害物環境における歩行者の相互作用を考慮したデータ駆動型運動予測
LSTMを用いて静的障害物と周囲の歩行者を同時に考慮し、混雑環境での歩行者軌道予測精度を向上させた研究。
原題: A Data-driven Model for Interaction-aware Pedestrian Motion Prediction in Object Cluttered Environments ／ Mark Pfeiffer, Giuseppe Paolo, Hannes Sommer 他
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ステップタイミング最適化による膝屈曲を抑えたキャプチャポイント軌道
ステップのタイミングを二次計画法で最適化し、ヒューマノイドの歩行時に必要な膝の曲げを大幅に減らす手法を提案し、シミュレーション上のAtlasで有効性を示した。
原題: Capture Point Trajectories for Reduced Knee Bend using Step Time Optimization ／ Robert J. Griffin, Sylvain Bertrand, Georg Wiedebach 他
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剛体接触と柔軟接触の比較：二足歩行に関する実験的研究
二足歩行ロボットSURENA IIIを用い、剛体接触モデルと新提案の非線形柔軟接触モデルの動的挙動を実験的に比較検証した論文。
原題: Rigid vs compliant contact: An experimental study on biped walking ／ Majid Khadiv, S. Ali A. Moosvian, Aghil Yousefi-Koma 他
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滑りやすい路面での歩行パターン生成
モデル予測制御を用いて、滑りやすい平坦な路面でも安全に二足歩行できる歩行パターンを生成する手法を提案した。歩行速度の追従と足裏の安定接触のトレードオフを考慮している。
原題: Pattern Generation for Walking on Slippery Terrains ／ Majid Khadiv, S. Ali A. Moosavian, Alexander Herzog 他
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重心運動量モデルに基づく非周期的二足歩行のロバスト最適計画と制御
重心運動量ダイナミクスに基づき、非周期的なキーフレーム状態をロバストに追従する二足歩行の計画・制御手法を提案し、様々な地形や外乱下での有効性をシミュレーションで示した。
原題: Robust Optimal Planning and Control of Non-Periodic Bipedal Locomotion with A Centroidal Momentum Model ／ Ye Zhao, Benito R. Fernandez, Luis Sentis
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強化学習と新規全身制御器による堅牢な動的歩行
強化学習で歩行パターンを生成し、優先度付きタスクを統合する新しい全身制御器と組み合わせることで、ヒューマノイドの堅牢で高速な動的歩行を実現した論文。
原題: Robust Dynamic Locomotion via Reinforcement Learning and Novel Whole Body Controller ／ Donghyun Kim, Jaemin Lee, Luis Sentis
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iCubロボットにおけるバランスと歩行のための最適化ベース制御フレームワーク
重心運動量項を排除し、SE(3)上の高優先度タスク階層と低優先度姿勢タスクで全身トルク制御を行う枠組みを提案し、iCubのその場歩行バランス保持で実機検証した。
原題: An Optimization Based Control Framework for Balancing and Walking: Implementation on the iCub Robot ／ Marie Charbonneau, Gabriele Nava, Francesco Nori 他
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