Vijay Kumar
University of Pennsylvania
収録論文 156本 ・ フィジカルAI/ロボット学習
※arXiv著者名で収集。同姓同名の別人の論文が含まれる場合があります。
論文
- オンボード軽量LLM推論による人を意識した安全なUAVナビゲーションUAVナビゲーション2026/10/15
歩行者や車などのカテゴリごとのリスクを軽量LLMで推論し、遮蔽物があっても安全制約を維持するUAVナビゲーション手法を提案。Jetson上でリアルタイム動作し、衝突を約3分の1に削減した。
- DORA: 部分接続ロボットチームのための発散指向データリレーアルゴリズム群制御2026/9/28
部分的にしか接続されないUAVチームで、情報の価値に基づいて通信を制御し、ミッション関連目標の発見を効率化するアルゴリズムを提案。
- 自然言語の曖昧なタスクにおける文脈的不確実性の能動的解決VLA2026/9/24
LLMとオンライン構築した言語埋め込みマップを組み合わせ、閉ループ環境相互作用を通じて曖昧な指示の文脈的不確実性を能動的に解消するフレームワークCLUEを提案し、実機Spotで検証した。
- 空間トランスフォーマーによる推論空間でのAIエージェント群制御群制御2026/9/23
各ロボットが空間トランスフォーマーで群内メッセージを集約し推論フィードバックを生成する分散型マルチロボット制御アーキテクチャCOMPASSを提案し、最大1024台の群れを自然言語命令で制御できることを示した。
- ポーズ注意機構付き視覚ナビゲーションTransformerナビゲーション2026/9/18
カメラポーズを位置エンコーディングとして使うTransformerプランナーを提案し、HM3Dのポイントゴールナビゲーションで93.3%の成功率を達成した。
- VLMベースの目標探索における空間・意味的不確かさ：探索と識別のバランスVLA2026/9/17
VLMを用いた目標探索で、位置の空間的不確かさと目標同一性の意味的不確かさを分離して扱い、情報利得に基づく計画で探索と識別のトレードオフを最適化する手法を提案した。
- EVPeriscope: イベントカメラによるプロペラ追跡で空陸車両の知覚を拡張イベントカメラ/空陸協調2026/9/10
地上ロボットに上向きイベントカメラを搭載し、プロペラの高周波視覚特徴を捉えることでドローンの検出・位置推定・制御を実現し、密集した樹葉などで地上センサが遮られても空陸協調を可能にした。
- 左不変リーマン計量下での滑らかなSE(3)軌道の学習軌道生成2026/8/1
剛体運動の軌道生成をリーマン計量に基づく変分問題として捉え、ニューラルネットワークを用いて高次多項式の係数を学習することで、数値最適化に近い滑らかな軌道をミリ秒単位で生成する手法を提案した。
- EFLUX: エージェント型LLMによる弾力的なマルチロボット隊列ナビゲーションと適応群制御2026/7/1
閉塞環境で隊列を変形・再構成しながらナビゲーションするマルチロボットシステムを、LLMを用いて幾何学的に制御するフレームワークを提案した。
- 自律性準備度のための参照倫理ベンチマーク（REBAR）評価ベンチマーク2026/5/1
自律システムの倫理的・法的適合性を定量的に評価するためのテスト・評価フレームワークを提案し、シミュレーション環境とLLMを活用してスコア化する。
- LMPath: 言語を介した事前知識と経路生成による航空探索UAV探索/経路計画2026/5/1
UAVの探索ミッションにおいて、言語モデルと衛星画像を用いて対象物が存在しそうな領域を事前に推定し、その情報に基づいて効率的な飛行経路を生成するパイプラインを提案した。
- STAR-Filter: ノイズ環境における星形集合フィルタリングによる効率的な凸自由空間近似プランニング2026/4/1
衝突回避空間の凸近似を高速化するため、星形集合構築をフィルタとして用いる軽量フレームワークSTAR-Filterを提案。冗長計算を削減し、ノイズや大規模データに対して頑健なポリトープ生成を実現した。
- オープンワールドロボットのための文脈的安全推論とグラウンディング安全制御2026/2/1
VLMで視覚から文脈依存の安全規則を推論し、環境に接地させて制御バリア関数で強制するCOREを提案。未知環境でも文脈に適した安全行動を実現する。
- HALO：高高度での言語条件付き単眼航空探索とナビゲーション航空ナビゲーション2025/11/1
単眼カメラとGPS・IMUを用いて、高高度から大規模屋外環境のリアルタイム3D再構成と言語指示に基づく探索・ナビゲーションを行うシステムHALOを提案し、シミュレーションと実機で有効性を示した。
- MIGHTY: エルミートスプラインを用いた効率的な軌道計画軌道計画2025/11/1
エルミートスプラインで時空間を同時最適化し、計算時間と移動時間を削減する軌道計画手法を提案。シミュレーションと実機の高速飛行で有効性を示した。
- TACO: 軌道を考慮したクアッドロータのコントローラ最適化制御最適化2025/11/1
クアッドロータの軌道追従性能を向上させるため、今後の参照軌道と現在の状態に基づいてコントローラゲインをオンラインで適応させるフレームワークTACOを提案し、実機でのリアルタイム展開を可能にした。
- PIP-LLM: 自然言語を用いたマルチロボットチーム調整のためのPDDL-整数計画法とLLMの統合群制御2025/10/1
自然言語指令をチームレベルのPDDL計画とロボットレベルの整数計画に分離して解くことで、マルチロボットチームの協調計画を効率的に生成するフレームワークを提案。
- 空中ロボット搭載センサフュージョンによるリアルタイムガラス検出と再投影知覚/センサフュージョン2025/10/1
ToFカメラと超音波センサを軽量な2D畳み込みモデルで融合し、300g未満のドローン上で透明障害物をリアルタイムに検出・マッピングする手法を提案した。
- SymSkill: データ効率的で反応的な長期マニピュレーションのための記号とスキルの共創マニピュレーション2025/10/1
未ラベル・未分割のデモから記号抽象化とスキルを同時学習し、記号プランナでスキルを組み合わせてリアルタイムに失敗回復しながら長期タスクを実行するフレームワーク。
- 実世界の非構造環境における異種ロボット協調のための接地型生成知能異種ロボット協調2025/10/1
LLMの推論を異種ロボットチームの能力と物理世界に接地させ、自然言語で与えられた複雑なミッションをサブタスク生成・割当・オンライン修正の3段階で遂行するフレームワークSPINE-HTを提案。
- タスク間の優先関係を考慮したオンライン複数ロボットの協調と連携群制御2025/9/1
タスク間の複雑な優先関係、タスク内調整、ロボット連合による協力を組み込んだマルチロボットタスク割り当て問題を定式化し、ネットワークフローに基づくオンライン反復再割り当てアルゴリズムを提案した。
- MAST: マルチエージェント空間トランスフォーマーによる協調学習群制御2025/9/1
分散協調マルチロボットシステム向けに、局所観測と限られた通信範囲で通信方針を学習する分散型トランスフォーマーMASTを提案し、割り当て・ナビゲーション・カバレッジ制御で有効性を示した。
- DroneFL: マルチUAV視覚ターゲット追跡のための連合学習群制御2025/9/1
複数のドローンが連合学習でターゲット追跡モデルを協調学習し、データの不均一性を軽減しつつ予測精度を向上させるフレームワークを提案。
- KoopMotion: ほぼ発散のないKoopman流れ場を学習する動作計画動作計画2025/9/1
Koopman作用素で流れ場を表現し、発散特性を利用して任意の初期状態から目標軌道へ滑らかに収束・追従する動作計画法を提案。LASAや3Dマニピュレータ、実機の自律表面艇で検証した。
- SPAR: 航空ロボティクス向けのLLMによるスケーラブルなPDDLドメイン生成自動計画2025/9/1
大規模言語モデルを用いて自然言語からUAVタスクのPDDLドメインを自動生成するフレームワークSPARを提案し、データセット構築と評価パイプラインを整備した。
- 大規模言語モデルによるマルチロボットチームの構成調整群制御2025/7/1
自然言語のミッション記述をビヘイビアツリーと知識ベースを介してマルチロボット制御コードに変換するLAN2CBを提案し、シミュレーションと実環境で有効性を示した。
- 気候変動対策に貢献するロボティクス研究のロードマップ気候ロボティクス2025/7/1
気候変動対策にロボティクス技術を活用するための研究ロードマップを提示し、エネルギーや建設、農業など各分野での具体的な協働機会をまとめた。
- オンデバイス言語モデルによるロボット計画のための最小限の人間介入での蒸留VLA2025/6/1
クラウドに依存せずオンデバイスで動作する小型言語モデルベースのロボットプランナーを、既存のLLMプランナーから合成データを用いて蒸留するフレームワークPRISMを提案し、Llama-3.2-3Bの性能をGPT-4oの10-20%から93%以上に向上させた。
- 条件を揃えた比較：クアッドロータ軌道追従における古典制御と学習制御の公平な評価制御・強化学習2025/6/1
クアッドロータの軌道追従において、強化学習と幾何学制御を公平に比較するための実験プロトコルを提案し、従来の比較にあった非対称なバイアスを解消した結果、両者の性能差は従来報告より小さいことを示した。
- サンプリングベースのロバスト性解析を伴う時間最適四rotor軌道最適化のための系列モデリング軌道最適化2025/6/1
モデルベースの時間最適軌道計画を模倣する学習モデルを提案し、衝突のない幾何学的経路から時間最適軌道を高速生成。データ拡張でロバスト性を向上させ、実機でリアルタイム性を検証。
- 基盤モデル搭載の空中・地上ロボットの実環境展開：課題と機会VLA2025/5/1
LLMを活用した自律フレームワークSPINEを実環境のロボットに展開し、数キロ規模の非構造環境での大規模計画やオンボード小型言語モデルによるUAV計画を実証した。
- 精密農業のための比色リーフセンサーのロボットモニタリング精密農業ロボティクス2025/5/1
低コストで生分解性の比色リーフセンサーを自律移動ロボットで検出し、ハイパースペクトル画像から作物の健康状態を評価するシステムを開発した。
- 未知環境における言語指定ミッションのための空陸協調システム空陸協調2025/5/1
UAVとUGVが自然言語で指定されたミッションを協調して遂行し、仕様変更にも即応するシステムを開発した。LLMベースのプランナと意味地図の機会的共有により、都市・農村でのタスク駆動ナビゲーションを実現した。
- ガウシアンスプラッティングを非構造屋外環境における自律ナビゲーションの統一表現として活用ナビゲーション2025/5/1
大規模非構造屋外環境でのロボット自律ナビゲーションに、ガウシアンスプラッティングを統一表現として用いることを提案し、その有効性と課題を示した。
- Quad-LCD: アクチュエータ飽和を考慮した四 rotor 軌道計画のための階層型制御分解軌道計画2025/5/1
モータ飽和によるクラッシュを防ぐため、制御分解とシミュレーションデータから学習した追従ペナルティを組み合わせ、攻撃的な機動でもクラッシュ率を約49%削減する四 rotor 軌道計画手法を提案。
- ADMM-MCBF-LCA：安全なリアルタイムナビゲーションのための階層制御アーキテクチャナビゲーション2025/3/1
動的環境で移動障害物を避けながら安全にリアルタイムナビゲーションするため、オフライン経路ライブラリ生成とオンライン経路選択・安全層からなる階層制御アーキテクチャを提案し、100Hzで安全な入力を生成する。
- LLM搭載ロボットのための安全ガードレール安全・ガードレール2025/3/1
LLMを組み込んだロボットの安全性を確保するため、安全ルールを環境に接地させ時相論理制約を生成し、計画との衝突を制御合成で解消する二段階ガードレールRoboGuardを提案した。
- ATLAS Navigator: 言語埋め込みガウシアンスプラッティングによる能動的タスク駆動ナビゲーションナビゲーション2025/2/1
言語埋め込みガウシアンスプラッティングを用いた階層表現で、未知環境での自然言語タスクに基づくナビゲーションを実現し、屋内・屋外の実機実験で有効性を示した。
- ロボットに怒鳴らないで：言語モデル駆動ロボットのための協調インターフェースとしての物理的修正VLA2024/12/1
LLMで動作するロボットに対し、人間が物理的な力で動きを修正すると、その意図を再推定して自然言語に変換し、以後のLLMの指示生成を改善する手法を提案した。
- 単眼イベントカメラによるクアッドロータの障害物回避障害物回避2024/11/1
機載の単眼イベントカメラのみを用いて、深さ予測を事前学習に活用し、シミュレーションと実機データで学習することで、クアッドロータの屋内・屋外での障害物回避を実現した。
- 投影光で駆動する触覚ディスプレイ触覚2024/10/1
投影光を光機械表面で触覚パターンに変換し、最大1,511画素の高解像度触覚ディスプレイを実現した研究。
- LLM制御ロボットのジェイルブレイクLLMロボット安全2024/10/1
LLMで制御されたロボットに対し、悪意あるプロンプトで危険な物理行動を引き出す攻撃手法RoboPAIRを提案し、自動運転・UGV・ロボット犬の3環境で高い攻撃成功率を実証した。
- SPINE: 非構造環境における不完全な自然言語指示ミッションのためのオンライン意味プランニングVLA2024/10/1
大規模言語モデルを用いて、不完全な自然言語ミッション指示からサブタスクを推論し、オンラインで地図生成しながら再帰的ホライズン計画で実行するプランナを提案。2万m²超の屋外環境で既存手法の2倍以上の効率を達成。
- 動的な人とロボットの物体協調操作のための制約を考慮した意図推定協調操作2024/9/1
人間の意図を動的システムモデルとパーティクルフィルタでリアルタイム推定し、可変インピーダンス制御で協調操作を支援する枠組みを提案した。
- RT-GuIDE: 情報駆動型探索のためのリアルタイムガウシアンスプラッティング探索・マッピング2024/9/1
ガウシアンスプラッティングで高品質な地図を構築し、GPU加速の運動計画でリアルタイム自律探索を実現するフレームワークを提案。
- 対称性を活用した自由飛行ロボットの軌道追従制御器の学習加速制御/強化学習2024/9/1
浮遊ベースを持つロボットのリー群対称性を利用し、MDP準同型に基づいて低次元の商MDPで学習した方策を元の系の最適追従制御器に持ち上げる手法を提案し、PPOによる3系の実験で学習加速と追従誤差低減を示した。
- センシング・通信危険地帯における耐故障マルチロボット目標追跡群制御2024/9/1
未知のセンシング・通信危険地帯で確率的・一時的な故障が起きる環境に対し、ソフトチャンス制約付き非線形最適化で追跡性能と耐故障性を動的に両立する協調枠組みを提案し、実機実験で検証した。
- マルチロボットチームのための衝突回避を考慮した時間最適経路パラメータ化群制御2024/9/1
複数台の車両型ロボットの経路の実行時間を最小化するため、優先度キューと時空間グラフを用いて衝突を避けつつ各ロボットの速度を調整するTOPPアルゴリズムを提案し、シミュレーションと実機実験で従来手法より10〜20%の時間短縮を達成した。
- EvMAPPER: イベントカメラによる高高度オルソマッピングイベントカメラ2024/9/1
イベントカメラを初めてオルソモザイク生成に用い、厳しい照明条件や高速運動下でも地図生成を可能にする手法を提案した。
- 未知の危険環境下におけるリアルタイムマルチロボット目標追跡のための階層型LLMインザループ最適化群制御2024/9/1
LLMを二層最適化の意思決定ループに組み込み、危険環境でのマルチロボット目標追跡をリアルタイムに適応させる枠組みを提案し、シミュレーションと実機で有効性を示した。
- 動的環境におけるクアッドロータのための安全区間運動計画運動計画2024/9/1
動的環境でのクアッドロータの軌道生成を、安全区間と時空間トポロジー解析を用いた二段階計画（グラフ探索＋勾配最適化）で効率的に解く手法を提案し、高密度環境でも95%以上の成功率を実現した。
- AgriNeRF: 厳しい照明条件下での農業向けニューラル放射場NeRF/農業2024/9/1
RGB・イベント・熱カメラを組み合わせたNeRFで、低照度や極端な明るさなど厳しい照明下でも農業シーンの3D再構成と果実検出を高精度化した研究。
- 果樹園の長期モニタリングのための時空間メトリック・セマンティックマッピング：手法とデータセットメトリック・セマンティックマッピング2024/9/1
LiDARとRGBを融合して果実の3D位置を推定し、位置・見た目・トポロジー情報を活用した4D対応付けで成長を追跡するシステムを提案。実データで96.9%の果実計数精度を達成し、多種果実の成長期データセットを公開した。
- SPOMP：空陸協調のための意味的全景オンラインマッピングと計画群制御2024/7/1
空と地上のロボットが協調するために、意味情報を含む地図をオンラインで構築し、GPSのない環境でも位置推定や複雑な協調ミッションの計画・実行を可能にするフレームワークを提案し、実世界実験と大規模シミュレーションで検証した。
- SlideSLAM: マルチロボットナビゲーションのための疎で軽量な分散型メトリック・セマンティックSLAMSLAM2024/6/1
異種ロボットチームが協調して物体ベースのメトリック・セマンティック地図をリアルタイムに構築できる、分散型SLAMフレームワークを開発した。
- 軌道生成のための衝突回避空間の凸被覆最適化軌道生成2024/6/1
ウェイポイントを囲む最大体積の凸ポリトープを反復的に求め、安全飛行回廊を構成して軌道生成を効率化するオンラインアルゴリズムを提案した。
- ビジョントランスフォーマーによるエンドツーエンドの視覚ベース四 rotor 障害物回避VLA2024/5/1
高密度な環境で高速飛行するクアッドロータの視覚ベース障害物回避において、ViTを用いたエンドツーエンド制御を初めて実現し、速度増加や未知環境への汎化で優位性を示した。
- セマンティクスを活用した空地協調チームによる大規模探査の課題と可能性群制御2024/5/1
空中と地上のロボットチームがセマンティクスを共通言語として使い、機会的通信に頼りながら大規模環境を探査するシステムを実証し、その課題と教訓をまとめた。
- センシング・通信危険領域を考慮したマルチロボット目標追跡群制御2024/4/1
複数ロボットによる目標追跡において、センシングや通信が妨害される危険領域を回避しつつ追跡するリスク認識型の枠組みを提案し、シミュレーションとドローン実験で検証した。
- ロバスト探索のための能動的知覚ゲーム能動的知覚2024/4/1
能動的知覚における情報利得の推定誤差をゲーム理論的に解析し、真の情報利得をオンラインで推定する手法を提案。ドローンやロボット実験で推定誤差を42%削減した。
- 視野制約付き自律飛行のための大域的ヨーパラメータ化による軌道最適化軌道最適化2024/3/1
視野制約のあるドローンの軌道生成において、360度のヨー変化を可能にする大域的パラメータ化を提案し、特異点を回避しつつ制御努力を低減して最適化の実現可能性を向上させた。
- 等質リーマン多様体上の全駆動機械システムに対する概大域的漸近軌道追従制御理論2024/3/1
リー群が推移的に作用する等質空間上の全駆動機械系に対し、内在的な追従誤差を定義して概大域的な漸近軌道追従を保証する統一的な制御器を提案し、軸対称衛星と全方向性飛行ロボットに適用した。
- LPAC: 知覚・行動・通信ループの学習によるカバレッジ制御群制御2024/1/1
CNNで知覚、GNNで通信、MLPで行動を計算する学習可能な分散型アーキテクチャを提案し、ロボット群によるカバレッジ制御で従来手法を上回る性能と汎化性を示した。
- コントローラを変えずにプランナを変える：クアッドロータの空力ドラッグを考慮した軌道生成軌道計画2024/1/1
ペイロードによる空力ドラッグを受けるクアッドロータに対し、コントローラは固定したまま追従誤差を考慮した軌道計画を学習し、追従誤差を最大83%削減した。
- TreeScope: 森林・果樹園におけるLiDARベース樹木マッピングのための農業ロボティクスデータセット農業ロボティクス2023/10/1
森林や果樹園でLiDARを用いて樹木を検出・計測するためのロボティクスデータセットを構築し、樹木のセマンティックセグメンテーションと直径推定のベースライン結果を報告した。
- 3Dアクティブ計量・意味SLAMSLAM2023/9/1
GPSの使えない屋内多層環境で、SWaP制約のあるドローンが探索と計量・意味マッピングを同時に行う枠組みを提案し、意味的ループ閉じ込みで姿勢推定誤差を大幅に削減した。
- 断続通信下での大規模異種ロボット協調を可能にするMOCHA群制御2023/9/1
通信が不安定な環境でもロボット同士が機会的に情報交換するゴシップ型プロトコルMOCHAを提案し、実機とシミュレーションで大規模協調探査の有効性を示した。
- クアッドロータの軌道最適化のための深層学習軌道計画2023/9/1
深層学習とモデルベース最適化を組み合わせ、安全飛行回廊内の各区間の時間配分をニューラルネットで学習することで、クアッドロータの滑らかで高速な軌道をリアルタイム生成する手法を提案。
- シャドウプライスによるナビゲーションでマルチコモディティフロー率を最適化群制御2023/9/1
自律マルチエージェントチームの通信網構築のため、通信エージェントの最適配置をシャドウプライスに基づくアルゴリズムで求める手法を提案。
- TOPPQuad：クアッドロータのための動的に実行可能な時間最適経路パラメータ化飛行制御2023/9/1
クアッドロータの剛体動力学とモータ推力制約を陽に考慮し、衝突のない幾何経路に対する走行時間を最小化する時間最適経路パラメータ化アルゴリズムを提案した。
- 多様な複雑度環境におけるクアッドロータ向け動作計画器の設計と評価動作計画2023/9/1
クアッドロータの動作計画において、環境の複雑度に応じた計画器設計の指針を得るため、パラメータ化環境の構築手法・難易度指標・二段階計画器を統合するOSSを開発し、シミュレーションと実機で評価した。
- 分散・非同期な知覚-行動-通信ループを実現するスケーラブルなマルチロボットフレームワーク群制御2023/9/1
ロボット群がGNNを用いて分散的に知覚・通信・行動を非同期で行うためのフレームワークを提案し、大規模環境での協調を可能にする。
- 小型自律飛行ロボットによる屋内環境の効率的探索学習探索/ドローン2023/9/1
深層学習で未観測領域の地図を予測し、深層強化学習で探索経路を計画する枠組みを提案し、SWaP制約下の小型ドローンで効率を50〜60%向上させた。
- 同一地上車両の能動制御による空中車両のロバストな自己位置推定群制御2023/8/1
UAVが複数の同一UGVを観測して自己位置を推定する際、UGVを最適配置することでラベルなし観測でも高精度に位置・姿勢を特定する手法を提案し、実機実験でcm級精度を達成した。
- 劣駆動ロボットシステムのための動力学を考慮した軌道生成へのデータ駆動型アプローチ軌道生成2023/7/1
劣駆動ロボットの軌道生成と追従制御において、追従ペナルティ正則化をデータから学習し、動力学を考慮した軌道を生成する階層型制御フレームワークを提案。一輪車とクアッドロータのシミュレーションおよび実機実験で有効性を示した。
- RotorPy: 教育と研究のための空気力学を考慮したPythonベースのマルチロータシミュレータシミュレーション2023/6/1
空気力学や風モデルを含むマルチロータの6自由度ダイナミクスをシミュレートする軽量なPython製シミュレータを開発し、実データとの比較と風推定器の設計事例を示した。
- オンデマンド移動体無線インフラのためのネットワーク化マルチエージェントシステム群制御2023/6/1
UAV群を動的に配置・経路制御し、要求された通信品質を維持するオンデマンド無線インフラを実現。シミュレーションと実機実験で有効性を検証した。
- 数値最適化による大域的幾何学的フラット出力の自動同定に向けて制御理論2023/5/1
対称性を利用し、リーマン幾何学とリー群論に基づいてフラット出力の探索を最適化問題として定式化し、二次計画問題に変換して既知の解と一致することを示した。
- 異種ロボットチームにおける能動的協調自己位置推定群制御2023/5/1
リソース制約の厳しい小型ドローン群に対し、能力の高い少数のロボットを能動的に配置して知覚情報を補完し、自己位置推定精度を最大90%改善する手法を提案。
- カスケード系のほぼ大域的漸近安定性を証明する合成的手法制御理論2023/3/1
サブシステムがほぼ大域的漸近安定なカスケード系について、有界な前方軌道と成長率条件から全体のほぼ大域的漸近安定性を保証する十分条件を与え、上三角系に拡張した。
- UAVによる俊敏な能動的ターゲットセンシングのための強化学習UAV/強化学習2022/12/1
深層強化学習を用いてUAVの情報獲得軌道を計画し、未知のターゲットを効率的に発見・分類する手法を提案した。
- 接続性維持と衝突回避を両立するマルチロボットの自己位置推定と目標追跡群制御2022/10/1
ロボットチームが接続性と衝突回避を保ちながら自己位置推定と目標追跡を同時に行うため、貪欲法と制御バリア関数を組み合わせた二段階手法を提案し、シミュレーションで有効性を検証した。
- SEER: 情報利得予測学習を用いた空中ロボットの安全で効率的な探索探索/経路計画2022/9/1
限られたセンサと電力の小型ドローンが屋内を探索するため、未観測領域の占有を学習で予測し、視点ごとの情報利得を推定して安全な経路を計画する手法を提案した。
- 複数の空中ロボットによる能動的メトリック・セマンティックマッピングマルチロボットマッピング2022/9/1
複数の異種ロボットが協調して、物体の形状と意味ラベルの不確かさを減らすように能動的に探索し、環境のメトリック・セマンティックマップを構築する手法を提案した。
- タスク間の先行関係を考慮したマルチロボットの協調と協力群制御2022/9/1
タスク間の先行関係、複数ロボットによる効率化、ロボット連合による協力を組み込んだマルチロボットタスク計画問題を定式化し、最小費用流や混合整数計画で解く手法を提案した。
- ボロノイ通信グラフによる耐故障性コンセンサス群制御2022/9/1
ボロノイ分割に基づく通信グラフが、非協力的なロボットが1台いても耐えられる十分な接続性を自動的に持つことを示し、2台まで耐えられる拡張も提案した。
- 自由飛行ロボット系における幾何学的フラット出力構築への対称性の役割運動計画2022/9/1
主バンドル構造と対称性を利用し、群変数自体がフラット出力となる条件を示すことで、自由飛行ロボットの運動計画を容易にする幾何学的フラット出力を提案した。
- 深層強化学習による未知の疎なランドマーク複体のマルチエージェント探索群制御2022/9/1
GPSのない環境でランドマークが疎な場合でも、深層強化学習を用いて複数ロボットが協調してランドマーク複体を構築しながら効率的に探索する手法を提案した。
- マルチビュー姿勢推定による視覚ベースの周辺防衛視覚ベース制御2022/9/1
防衛者が侵入者の状態を視覚から推定する必要がある周辺防衛ゲームを、フォトリアリスティックなシミュレータと実世界で研究し、ドメインランダム化を用いた深層学習による侵入者姿勢検出とマルチビュー統合で状態推定誤差を低減し、防衛戦略を適応させる手法を提案した。
- 分散型リスク考慮型マルチターゲット追跡群制御2022/8/1
複数ロボットがリスクを考慮しつつ分散的に複数ターゲットを追跡する枠組みを提案し、集中型と同等の追跡精度とリスク回避を実現した。
- 異種ロボットチームによる潜在現象の適応的サンプリング群制御2022/8/1
異なるセンサを持つロボットチームが、学習モデルを用いて観測可能な空間場をサンプリングし、直接観測できない潜在現象をリアルタイムに推定する適応計画手法を提案。
- 空陸協調：セマンティクスを活用した異種マルチロボットシステム群制御2022/6/1
高高度ドローンがリアルタイムに生成するセマンティックマップを用いて、地上ロボットが自己位置推定・計画・ナビゲーションを行い、外部インフラなしで協調動作するシステムを開発した。
- どの角度から見ても：LiDARによる意味的クロスビュー自己位置推定と地図構築クロスビュー自己位置推定2022/3/1
自己中心的な3D意味ラベル付きLiDARとIMU、および衛星・航空機からの俯瞰RGB画像のみを用いて、ロボットをリアルタイムでグローバルに自己位置推定し、同時に意味的なグローバル地図を構築する手法を提案した論文。
- 森林での高速自律飛行のための適応的再計画実験経路計画2022/3/1
探索ベースの計画でサンプリング密度をリアルタイムに適応させ、計算制約下でも森林のような密な障害物環境で高速自律飛行を実現した研究。
- 連結性最大化のためのネットワーク配置学習群制御2021/12/1
CNNを用いた教師あり学習で、最適化ベースの専門家からロボット群の通信連結性を最大化する配置を学び、10〜20台規模で従来の一桁速い生成を実現した。
- ロバスト性を超えて：レジリエントなマルチロボットシステムへのアプローチ分類群制御2021/9/1
マルチロボットシステムにおけるレジリエンス（予期せぬ障害からの回復力）の定義・測定・維持方法を、知覚・制御・計画・学習の各領域にわたり整理し、アプローチの形式的分類を提案したサーベイ論文。
- 空中ロボットによる地上侵入者からの境界防衛：理論と実践追跡逃避ゲーム2021/9/1
半球面上を移動する空中防衛ロボットが地上侵入者を捕獲する境界防衛ゲームの理論を、実際の駆動・センシングモデルを持つロボットに適用し、一次近似の仮定を緩和した際の性能差をGazeboシミュレーションで評価した。
- センシング・通信攻撃に耐えるロバストなマルチロボット能動追跡群制御2021/9/1
センサや通信が攻撃で失われる敵対環境でも目標追跡を続けられるよう、最悪ケースの攻撃数を考慮したロバスト計画アルゴリズムRATTを提案し、理論的な劣最適性保証とシミュレーションでの有効性を示した論文。
- グラフニューラルネットワークによるマルチロボットシステムの被覆制御群制御2021/9/1
限られたセンシング範囲のロボット群が重要度の異なる領域を効率的に監視するため、ロボット間通信を活用したグラフニューラルネットワークベースの分散制御ポリシーを開発した。
- インフラノードを活用した自動運転車両の自己位置推定自己位置推定2021/9/1
路側のスマートインフラノードの知覚情報と車載の低コスト慣性センサを融合し、高価な慣性航法装置や計算負荷の高い視覚処理なしで高精度な車両位置推定を実現した。
- 密林樹冠下でのリアルタイム意味SLAMによる大規模自律飛行意味SLAM2021/9/1
LiDARから樹木の幹と地面を検出・モデル化する意味SLAMを構築し、GPSの使えない密林環境でUAVが大規模に自律飛行しながらリアルタイムに意味地図を生成できるようにした。
- 異種ロボットチームによる適応的でリスクを考慮したターゲット追跡群制御2021/5/1
センサ故障を引き起こす敵ターゲットを追跡する異種ロボットチームのため、性能最大化とセンサ保護のトレードオフを扱う予測・反応型制御フレームワークを提案した。
- グラフニューラルネットワークによる分散型マルチロボットのサブモジュラー行動選択群制御2021/5/1
グラフニューラルネットワークを用いてロボット間の局所的な相互作用を捉え、専門家の解を模倣学習することで、大規模なロボット群でも分散通信のみで協調的な目標追跡を高速に行える手法を提案した。
- ロボットチームのデータ配信のための接続性学習群制御2021/3/1
アドホックネットワーク上のロボットチームで、GNNと強化学習を用いて各ロボットが最新の状態情報を効率的に配信できる分散型通信ポリシーを学習した研究。
- 探索ベース運動計画のための分散最小化運動プリミティブ運動計画2021/3/1
サンプリング理論に基づき、軌道コストの距離空間でグラフ頂点の分散を最小化する運動プリミティブの選び方を提案し、計画の完全性を理論保証した論文。
- 冗長性を活用した公平なロバスト割り当て群制御2021/2/1
マルチエージェントのタスク割り当てにおいて、冗長な割り当てを公平に行う問題を定式化し、超モジュラ性を利用した多項式時間の近似解法を提案した。
- レンジセンサ搭載移動ロボットのためのiLQGを用いた信念空間プランニング信念空間プランニング2021/2/1
レンジセンサの非微分可能な測定モデルと疎な情報測定に対処するため、微分不要なフィルタと測定モデルのパラメータ導入でiLQGを拡張し、信念空間での移動計画を実現した論文。
- グラフ方策勾配による大規模分散協調型ラベルなし動作計画群制御2021/2/1
多数ロボットのラベルなし動作計画をマルチエージェント問題として定式化し、グラフニューラルネットで方策をパラメータ化することで、少人数で学習したフィルタを大規模系へゼロショット転移できる手法を提案した。
- ROS-NetSim：ロボットとネットワークシミュレータを統合するフレームワークマルチエージェント/シミュレーション2021/1/1
ロボットシミュレータとネットワークシミュレータをROS上で接続し、通信を介した知覚-行動ループを高忠実に再現できる軽量で汎用的なオープンソースフレームワークを提案した。
- 空中防御者と地上侵入者の周辺防衛ゲーム追跡回避ゲーム2020/12/1
半球面上を移動する防御者が、基地平面への到達を狙う侵入者を捕捉する追跡回避ゲームを解析し、最適突破点に基づく両者の最適戦略と勝敗領域を分けるバリアを導出した。
- 空間グラフニューラルネットワークを用いたマルチロボットの被覆と探索群制御2020/11/1
被覆問題を空間グラフとして離散化し、グラフニューラルネットワークで専門家の経路計画を模倣する制御器を学習。大規模な地図や多数のロボットへ汎化でき、探索タスクでは計画ベース手法を上回ることを示した。
- 連続距離計測を用いた移動ロボットの部分観測下における確率的動作計画動作計画2020/11/1
LIDARのような連続観測を持つ移動ロボットのPOMDP動作計画のため、POMCPを拡張したPOMCP++を提案し、連続観測空間への対応とロールアウト時の過度な楽観性の除去を実現した。
- 感染症危機におけるロボティクスの役割医療ロボティクス2020/10/1
新型コロナ対応でのロボット活用を踏まえ、感染症危機への備えとして工学・ロボティクスが果たすべき役割を専門家ワークショップで検討した報告。
- 森林におけるUrquhartテセレーションを用いた場所認識場所認識2020/10/1
森林内の木の位置からUrquhartテセレーションに基づく新規記述子を構築し、部分的な重なりやノイズがあっても過去の観測やランドマーク対応を検出するフレームワークを提案。UAVの実飛行データでループ閉鎖検出と地図統合を行い、精度とロバスト性で既存手法を上回ることを示した。
- 異種マルチロボットシステムにおける耐障害性のあるタスク割り当て群制御2020/9/1
天候や攻撃でロボットの能力が劣化しても、各タスクに必要な能力を確保できるよう、劣化した能力に基づいてロボットを柔軟に再割り当てする最適化手法を提案した論文。
- フィードバック強化型ラティスプランナによる自動運転の運動計画自動運転計画2020/7/1
IDMを速度フィードバック方策として用いることで空間ラティスのみで計画できる新しいラティスプランナFELPを提案し、有向グラフ地図表現と組み合わせて計算効率と合流・高速道路シナリオでの性能を検証した論文。
- 知覚誤差を考慮したロバストなクアッドロータ制御ロバスト制御2020/7/1
VIOのドリフトをデータ駆動でモデル化し、知覚誤差に頑健な制御器を実機のクアッドロータで初めて実装した研究。既存制御器をロバスト化する新しいコスト関数も提案。
- 密結合学習型慣性オドメトリ慣性オドメトリ2020/7/1
IMUのみで3D変位とその不確かさを回帰するニューラルネットを確率的クローニングEKFに密結合し、姿勢・速度・バイアスを推定する手法を提案した論文。
- グラフニューラルネットワークによる運動計画運動計画2020/6/1
計画空間のトポロジーを順列不変性で符号化するGNNを用い、連続・離散の運動計画アルゴリズムを誘導する手法を提案し、RRTのサンプリング分布学習などで従来法を上回ることを示した。
- オンデマンド移動無線ネットワークインフラ群制御2020/2/1
移動リレーノードを再配置してアドホックネットワークを自律構築し、マルチロボットチームへの無線接続を提供する最適化フレームワークを提案・実証した。
- 森林インベントリのためのセマンティックLiDARオドメトリとマッピングSLAM2019/12/1
セマンティックセグメンテーションとLiDAR SLAMを組み合わせ、森林内で樹木の直径を自動推定するパイプラインを提案した論文。
- モデル予測シールディングによる安全なマルチエージェント強化学習マルチエージェント/安全RL2019/10/1
学習済み方策をできるだけ使いながら、安全が保証できない場合にバックアップ方策へ切り替えることで、マルチエージェント環境での安全性を理論的に保証する手法を提案した。
- 匿名の相対計測を用いたビジョンベース複数MAV位置推定：結合確率データ関連付けフィルタ群制御2019/9/1
GPSやモーションキャプチャが使えない環境で、機体のVIOと匿名の視覚的ロボット間検出を融合し、初期配置やデータ関連付けが未知で誤検出・誤差を含む状況でも全機の位置を共通座標系で推定する手法を提案した。
- 制約付き大規模未ラベル動作計画のためのグラフ方策勾配法群制御2019/9/1
グラフ畳み込みネットワークでロボットの方策をパラメータ化し、制約付き未ラベル動作計画を多数ロボットにスケール可能にした学習手法を提案。
- 複数四足歩行ロボットによる鉱山トンネル探査群制御2019/9/1
通信・航続・走破性の制約が厳しいGNSS不可の地下環境で、複数の四足歩行ロボットが完全自律で探査・地図構築・分散DBメッシュによるデータ報告を行うシステムを構築し、DARPA SubTトンネルコースで数百m走破後のアーティファクト位置推定を示した。
- RGB-熱画像のキャリブレーションとセグメンテーションマルチモーダル認識2019/9/1
RGBと熱画像のカメラキャリブレーション手法とデータセットPST900を提案し、両モダリティを組み合わせた高速セマンティックセグメンテーションCNNを構築した。
- 運動制約付きの安全なラベルなしマルチロボット計画の学習群制御2019/7/1
障害物のある2D空間で、ラベルなしロボット群の目標割り当てと軌道計画をマルチエージェント強化学習で解き、速度障害物を用いた射影で衝突回避を保証する汎用的手法を提案した。
- 大規模ロボット制御のためのグラフ方策勾配法群制御2019/7/1
多数の同種ロボットを制御するため、ロボット間のグラフ対称性を利用したグラフ畳み込みネットワークで方策をパラメータ化するGraph Policy Gradientsを提案し、3台で学習した方策を100台以上にゼロショット転移できることを示した。
- 逆最適計画による航空交通管制のルール学習経路計画2019/3/1
実データから最大エントロピー逆強化学習で航空交通管制のルールをコスト関数として学習し、探索型経路計画のペナルティとして用いることで、安全で効率的な着陸経路を生成できることを示した。
- グラフニューラルネットワークによるロボット群の分散制御学習群制御2019/3/1
訓練時に集中制御のポリシーを模倣し、テスト時には局所情報のみで動く分散コントローラをグラフニューラルネットで学習。群れ行動で通信半径や速度変化の影響を検証した。
- 小型ドローンによる原子炉格納容器内部の自律検査自律飛行2019/3/1
計算資源が限られたCPUを搭載した小型クアッドロータで、危険な原子力施設内部を自律飛行しつつ地図生成と障害物回避を行うシステムを開発し、実寸大モックアップで照明条件を変えながら検証した。
- DFineNet：RGBガイド付き疎でノイズの多い深度入力からの自己運動推定と深度精緻化深度推定2019/3/1
疎でノイズの多い深度入力をRGB画像でガイドしながら高密度深度に補完し、カメラ姿勢も同時に推定するend-to-end学習手法を提案。KITTIとTUMで有効性を示した。
- マルチエージェント方策の分散化：何を通信すべきかを学習する群制御2019/1/1
通信を前提としない専門家方策を例に、ニューラルネットワークでタスク指向の通信意味論を学習するエージェントアーキテクチャと訓練手法を提案し、周辺防衛ゲームで動的なエージェント数変化や通信制約下での性能劣化を実証した。
- 単眼カメラによる果実計数とセマンティックデータ関連付けを用いたマッピング農業ロボティクス2018/11/1
単眼カメラのみで深層学習による果実検出とSemantic SFMを組み合わせ、3D位置推定で二重計数を防ぎつつ高価なLiDAR/GPS構成に匹敵する果実計数を実現した。
- POMDPフレームワークによる確率的2次元動作計画動作計画2018/10/1
不確実な状態情報下での動作計画のため、オフラインとオンラインの近似手法を組み合わせたQV-Tree探索を提案し、ロボットの能動的な自己位置推定を可能にした。
- 微小航空機のための探索ベース運動計画に向けて飛行計画2018/10/1
微小航空機(MAV)の複雑なダイナミクスに対応し、動的に実行可能で衝突のない解像度最適かつ完全な軌道を計画する探索ベースの枠組みを提案し、運動不確実性下の安全計画・視野制約・動的環境の3シナリオに適用した。
- オープンビジョンコンピュータ：移動ロボット向け統合センシング・計算システムドローン/自律飛行2018/9/1
小型ドローンの高速自律飛行を支えるため、サイズ・重量・消費電力・計算性能を考慮した統合センシング・計算システム「Open Vision Computer」を開発し、Falcon 250で屋内屋外の自律探索・ナビゲーションを実現した。
- GPS不要の高速自律クアッドロータ飛行実験高速自律飛行2018/6/1
未知環境を18m/s以上で自律飛行するクアッドロータシステムを構築し、知覚と行動の低遅延統合と各構成要素の効率化により障害物の多い屋内・屋外環境での高速ナビゲーションを実証した。
- ドローンによる人間のモーションキャプチャモーションキャプチャ2018/4/1
機体搭載のRGBカメラのみで全身3Dモーションを復元するドローン型モーションキャプチャシステムを提案し、新データセットDroCapで精度を評価した。
- サンプル効率の高い移動ロボットの目標到達学習ナビゲーション2018/3/1
スパースな測距情報のみから階層的CNNと微分可能メモリで局所計画を立て、教師なし補助タスク付き方策勾配法により少ない試行で目標到達を学習する手法を提案した。
- ガウスフィルタリングによる空間相関を考慮した高密度3次元マッピング3Dマッピング2018/1/1
占有格子の空間相関をガウスフィルタで効率的に推定し、GP分類と同等精度を保ちつつ計算量が時間に依存しない3次元占有マッピング手法を提案した。
- マルチビークル対応ステレオイベントカメラデータセット：3D知覚のためのイベントカメラデータセットイベントカメラ/3D知覚/データセット2018/1/1
ヘキサコプター・車・バイク・手持ちなど多様な環境で同期ステレオイベントカメラとIMU・LiDAR・GPSを収録し、最大100Hzの高精度な姿勢と深度画像を提供する大規模データセットを構築した。
- 高速自律飛行のための堅牢なステレオ視覚慣性オドメトリVIO2017/12/1
MSCKFを拡張したステレオ視覚慣性オドメトリS-MSCKFを提案し、単眼手法並みの計算コストで高い堅牢性を実現、17.5m/sの高速飛行で検証した。
- GPS非依存の障害物環境における高速自律飛行自律飛行2017/12/1
GPSが使えない倉庫などの混雑環境で、事前知識をほとんど持たずに障害物を避けながら高速で自律飛行するロボットのシステム設計とソフトウェア構成を提案し、実環境実験で有効性を示した論文。
- 狭所を高速でくぐり抜けるクアッドロータの探索ベース軌道計画飛行計画2017/10/1
クアッドロータを楕円体でモデル化し、姿勢を考慮した衝突判定と探索ベースの軌道計画により、狭い隙間を高速に通過する機動的な飛行を実現した。
- 線形二次最小時間制御を用いた探索ベースのクアッドロータ運動計画運動計画2017/9/1
LQMT最適制御の解を利用した短時間運動プリミティブで状態空間を格子化し、障害物環境での滑らかな最小時間軌道をグラフ探索でオンライン再計画する手法を提案した。
- ニューラルネットワークによる未知環境のエンドツーエンドナビゲーションナビゲーション2017/7/1
行き止まりのある未知環境でのナビゲーションを、強化学習と教師あり学習を組み合わせたネットワークで学習し、微分可能なメモリユニットの追加が性能と汎化に大きく寄与することを示した。
- 自律ロボットナビゲーションのためのニューラルネットワーク記憶アーキテクチャナビゲーション2017/5/1
フィードフォワード、LSTM、微分可能ニューラルコンピュータの記憶構造を比較し、未知環境への汎化性能をVC次元推定で評価する手法を提案した研究。
- 動的ロボットネットワークにおける差分プライバシーのマクロモデルプライバシー2017/3/1
ロボットネットワークの状態スナップショットから参加者種別が特定されるリスクを差分プライバシーで定量化し、定常状態の閉形式解と任意時刻の数値計算法を提案した。
- オンデマンド交通におけるプライバシー保護型車両割当配車最適化2017/3/1
乗客の降車地点を秘匿しつつ、余剰車両を活用したハンガリアン法の反復で待ち時間を抑える車両割当手法を提案し、大規模タクシーデータで評価した。
- ロボットチームによる可視性ベース監視のための経路計画アルゴリズム群制御2016/12/1
ポリゴン環境内の全ターゲットをカメラ付きロボットチームで監視する経路計画問題に対し、ストリートポリゴンでは多項式時間4近似、一般形状では実用的な最適解法を提案し、シミュレーションで検証した。
- 次世代ロボティクス：NRI 5年間の進展と今後の展望ロボティクス政策・ロードマップ2016/6/1
米国NRIの5年間の進展を振り返り、人と協働するロボットを中心に今後の研究方向や機会をワークショップ議論から整理した報告書。
- PHDフィルタ向け方位のみセンサの実験的特性評価群制御2015/2/1
PHDフィルタで使う方位のみセンサの検出・計測・クラッタモデルを実験で特性評価し、複数ロボットが未知数の対象を探索する実機・シミュレーション実験に適用した。
- 複数Lyapunov関数によるマルチロボットネットワークの分散目標割当と安全な軌道生成群制御2014/2/1
局所通信のみで動くマルチロボット群に対し、Lyapunov関数とバリア関数を切り替えて目標割当と衝突回避を両立する分散制御手法を提案し、6台の地上ロボット実験で有効性を示した。
- ノイズを含むセンサを用いた協調的多目標位置推定群制御2013/2/1
ノイズのある限界視野センサを搭載した複数ロボットが、PHDフィルタと分散制御で未知数の静的目標を協調探索・位置推定する手法を提案した論文。
- ロボットの最適探索・計画問題への応用に向けたホモロジー類の不変量経路計画2012/8/1
障害物のあるユークリッド空間における経路計画で、ホモロジー類ごとの最適軌道を効率的に探索するため、de Rhamコホモロジーの生成元を用いて計算可能な不変量の完全集合を構成する手法を提案した。
