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動作予測arXiv:2610.16624

人間とロボットの協調作業における適応的相互作用ネットワークによる人間動作予測

Adaptive Interaction Network for Human Motion Prediction During Human-Robot Collaboration

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ロボットの影響を明示的に考慮した人間動作予測のため、人間動作予測とロボット軌道推定を局所-大域空間相互作用モジュールで結合し、適応的重み付け集約と粗から細への予測戦略を導入したAINetを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 人間とロボットが共存する環境での安全で効率的な協働のための、人間の動作予測モデル。 - 従来は人間と物体に注目していたが、本研究はロボットが人間の動作に与える影響を明示的にモデル化する「robot-aware human motion prediction」タスクに焦点。 - このタスクの課題は、human-robot heterogeneityの捕捉と複雑な空間的相互作用のモデル化。 - これに対処するため、adaptive interaction network (AINet) を開発。 - AINetは、将来の人間動作を予測する主枝とロボット軌道を推定する補助枝の2分岐から構成。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来研究は主に人間と物体の相互作用に焦点を当てていた。 - 本研究はロボットが人間の動作に与える影響を明示的にモデル化する点で新規。 - このタスク特有の課題(human-robot heterogeneity、複雑な空間相互作用)に対処するモデルを提案。 - 3つの挑戦的データセットで優れた性能を達成し、有効性を検証。

3. 技術・手法の肝は?

- AINetは、主枝(人間動作予測)と補助枝(ロボット軌道推定)の2分岐を jointly optimized。 - 両枝は Local-Global Spatial Interaction (LGSI) Module で結合され、人間とロボットの動作系列間の fine-grained および global な文脈依存性を捕捉。 - Adaptive Weighted Aggregation (AWA) Module を導入し、文脈依存の重みで動作特徴を動的に融合、多様なシナリオへの適応性を向上。 - coarse-to-fine prediction strategy を採用:まず粗い pseudo-trajectory を予測し、それに基づいて詳細な人間ポーズを洗練。

4. どうやって有効だと検証した?

- 3つの挑戦的データセットで広範な実験を実施。 - 提案手法が優れた性能を達成し、human-robot collaboration シナリオでの有効性を検証。 - コードは https://github.com/LyTingHub/AINet で公開。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 限界や議論の詳細には触れられていない。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。 - 関連手法として、human motion prediction、human-robot collaboration、spatial interaction modeling の分野の定番論文が挙げられる。 - 具体的には、Social LSTM、Social GAN、Trajectron++ などが同分野の関連研究として考えられる。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Mengyuan Liu, Yangting Lin, Qiongjie Cui

分類: cs.CV

原文アブストラクト

Human motion prediction during human-robot collaboration is critical for achieving safe and efficient interactions in shared environments. Unlike previous studies that have primarily focused on humans and objects, we focus on the robot-aware human motion prediction task, which explicitly models the influence of robots on human motion. This task presents new challenges, such as capturing human-robot heterogeneity and modeling complex spatial interactions. To address these issues, we develop an adaptive interaction network (AINet) model that consists of two branches: a primary branch that predicts future human motion and an auxiliary branch that estimates robot trajectories. The two branches are jointly optimized and coupled via a Local-Global Spatial Interaction (LGSI) Module, which effectively captures fine-grained and global contextual dependencies between human and robot motion sequences. Then, we introduce an Adaptive Weighted Aggregation (AWA) Module to dynamically fuse motion features using context-dependent weights, thereby increasing adaptability across diverse scenarios. Furthermore, we adopt a coarse-to-fine prediction strategy, in which a coarse pseudo-trajectory is first predicted, followed by the refinement of detailed human poses based on that trajectory. Extensive experiments on three challenging datasets reveal that our proposed method achieves superior performance, validating its effectiveness in human-robot collaboration scenarios. Our code is available at: https://github.com/LyTingHub/AINet.

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