this slide is ICRA2019 Survey summary in 2019-10

1. ICRA2019サーベイまとめ：10月分

2. A Model-Free Extremum-Seeking Approach to Autonomous
Excavator Control Based on Output Power Maximization
Filippos E. Sotiropoulos and H. Harry Asada
- 性質が未知の土壌に対して，出力が最大となる掘削条件を求め制御する手法
- 土壌に対する機械の速度と力を測定し， Extremum-Seeking Algorithmにより出力が最適となるように掘削
深さを制御する
- 模型の建設機械モデルでテストし，単純な力制御モデルに比べ安定した出力を出せることを確認した．異
なる硬さの土や複数回の掘削に対しても出力を最大化できることを確認した
まとめた人：KaedeYakushigawa

3. OmniDRL: Robust Pedestrian Detection using
Deep Reinforcement Learning on Omnidirectional Cameras
G. Dias Pais, Tiago J. Dias, Jacinto C. Nascimento, and Pedro Miraldo.
- 監視カメラなどに用いられる全方位カメラでの人物検出に , 深層強化学習を用いて取り組んだ研究 .
- 深層強化学習によって 3次元空間でのバウンディングボックスのパラメータを直接探索することで , (1) 多く
の従来手法で必要だった画像の劣化を伴う歪み除去の前処理を不要にし , (2) 画像座標ではなく世界座標
での人物の位置を推定できるようにした .
- 行動空間を3次元空間でのバウンディングボックスのパラメータ（角度 , 距離, 幅, 高さ）の増減としたDDQN
に人物の有無の2値分類を行うネットワークを組み合わせて学習 .
- 平均IoU及びバウンディングボックス確定までのステップ数で従来手法を上回る結果 .
まとめた人：Kaito Suzuki

4. 3D Control of Rotating Millimeter-Scale Swimmers through Obstacles
Julien Leclerc, Haoran Zhao, and Aaron T. Becker
- 大動脈内では、3次元空間なので3次元空間での移動が可能な仕組みを持つ必要があり、今
回提案しているロボットでは、ロボット自体の回転による推力を、 3次元空間内で移動するため
の力としている
- 大動脈内にある血栓を取り除くことを目指した血中移動ロボットの研究
- 実際に開発したロボットでは、直径 15mm以内の管の中を最高で 103.6mm/sの速度で移動させ
ることに成功している。しかし、今回は管の中に満たされている液体は水だった為、粘性が血液
よりも小さい。よって、次はより血液の粘性に近い液体で検証する予定。
まとめた人：Souta Hirose

5. Automatic Optical Coherence Tomography Imaging of Stationary and Moving Eyes with
a Robotically-Aligned Scanner
Mark Draelos, Pablo Ortiz, Ruobing Qian, Brenton Keller, Kris Hauser,, Anthony Kuo, MD,
and Joseph Izatt
- 現在の光干渉断層撮影診断では、担当の眼科医の操作が必要になっている。また、患者側では撮影時に患者の顎を撮影機に
おく必要がある
- そこで、眼科医側では操作の必要がなく、また患者側では顎を定位置に置く必要のない撮影システムを提案している
- 提案しているシステムでは、商業用のマニピュレータの手先にOCTスキャナやpupil cameraで構成されている。目のトラッキング
に精度が低いRGB-Dカメラとstereo pupil camerasを使用している。マニピュレータではスキャナの横方向の移動制御を行って
いる
- 実験では、12umの精度で横方向に動かし、ステップ状の外乱をいれた際には83.2msで安定化することが確認できた
まとめた人：Souta Hirose

6. Dense-ArthroSLAM: Dense Intra-Articular 3D Reconstruction with Robust Localization
Prior for Arthroscopy
Andres Marmol, Artur Banach and Thierry Peynot
- 最小侵襲手術において、密な 3Dモデルの生成が期待されている。密な 3Dモデルの生成が実
現することによって術者の理解が深まるだけでなく、手術前のデータの収集や ARを用いた支
援計画が可能になると予想されている
- そこでSLAMの技術を応用することによって、上記の案を実現することを考えた。提案しているシ
ステムでは、キーフレームの選出戦略を持ったロバストローカライザと複数のステレオビューによ
る3D復元で構成している
まとめた人：Souta Hirose
- 検証では、12平方センチメートルの表面を復元し、最小二乗誤差が 0.5mm未満だったことを確
認している

7. 3D Image Reconstruction of Biological Organelles with a Robot-Aided Microscopy
System for Intracellular Surgery
Wendi Gao, Adnan Shakoor, Libo Zhao, Zhuangde Jiang, and Dong Sun, Fellow, IEEE
- 細胞内手術では、細胞小器官からの 3次元位置情報が欠如している為、手術成功率が低い問
題がある。この問題に対してロボットによる顕微鏡操作と細胞内手術における 3D情報を得る
ための3次元再構成アルゴリズムを提案している。
- 細胞間の境界を得るために局部的セグメンテーションアルゴリズムを活用し、また検体の 3Dモ
デルを得るためにvolume-rendering methodを提案している
まとめた人：Souta Hirose

8. Autonomous Data-Driven Manipulation of Unknown Anisotropic Deformable Tissues
Using Unmodelled Continuum Manipulators
Farshid Alambeigi1, Member, IEEE,, Zerui Wang2, Member, IEEE,, Rachel Hegeman1,3,
Yun-Hui Liu2, Fellow, IEEE, and Mehran Armand1,
- 異方性形状の細胞における間接的施術とオンライン学習の為のロバストばモデル依存データ
駆動フレームワークの提案。提案するフレームワークでは連続体マニピュレータを使用してお
り、マニピュレータの形状は不規則に変化するように設計している
- 3つの実験（形状変形可能な細胞に対する自立連続体マニピュレータのマニピュレーション）を行
い、提案するフレームワークにおける操作性とロバスト性を評価している。実験では手首の様に
回転する4自由度のダヴィンチリサーチキットを使用している
まとめた人：Souta Hirose

9. Magnetic Levitation for Soft-Tethered Capsule Colonoscopy Actuated with a Single
Permanent Magnet: A Dynamic Control Approach
Giovanni Pittiglio, Lavinia Barducci, James W. Martin, Joseph C. Norton, Carlo A.
Avizzano, Keith L. Obstein, and Pietro Valdastri
- 大腸顕微鏡に用いる磁気性を持つカプセルの制御方法における新規提案。提案手法を用いることによって大腸検査
においてペインレスな検査を提供できる可能性があるとしている。
- カプセルは磁気性を持っているので、この磁気性を利用してカプセルが大腸内の壁に触れることなく移動すること
が可能になる。磁気性カプセルを大腸外にあるマニピュレータの手先に取り付けられた永久磁石により推進力を
生み出している
まとめた人：Souta Hirose
- 今回提案している手法(非線形バックステップ)と前回提案した手法を比べた場合、前回はほぼ100%大腸の壁に接触
してしまっていたが、今回は19.5%に改善することができた

10. Where Should We Place LiDARs on the Autonomous Vehicle? - An Optimal Design
Approach
Zuxin Liu1, Mansur Arief2 and Ding Zhao2
- 自動移動体(自動運転車)で使用するLiDERの個数と設置位置の最適化についての調査
- 体積対表面積比を用いて、LiDERのブラインドスポットの様な不可観測部分や表面積対体積比、物体認識比の関
係を調査した
まとめた人：Souta Hirose
- Artificial Bee Colony アルゴリズムを用いて関心領域における不可観測部を直方体に切り分けている。
- シミュレーションでは評価関数としてmaximum VSR(体積対表面積比最大化)を選んだ場合、4つのビームのLiDERでは4
個が最適、8個のビームのLiDERでは2個が最適、16個のビームのLiDERでは1個が最適という結果だった

11. Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot
Victor Klemm, Alessandro Morra, Ciro Salzmann, Florian Tschopp, Karen Bodie, Lionel
Gulich, Nicola Küng, Dominik Mannhart, Corentin Pfister, Marcus Vierneisel, Florian
Weber, Robin Deuber, and Roland Siegwart
- 室内における移動ロボットにおいては、複雑な環境下でのナビゲーションを行いつつ高い機能性と速度が求められて
いる。このような要求に対して、ETHの研究室がAscentoという2輪ロボット開発した。このロボットの開発は現在も継
続中であり、現状についての報告
- Ascentoはコンパクトな車輪型2脚であり、障害物を屈伸動作から生じる跳躍によって回避することが可能である
まとめた人：Souta Hirose
- 走行と安定化にはモデルベースLQRコントローラを使用している

12. In-hand Object Scanning via RGB-D Video Segmentation
Fan Wang and Kris Hauser
- RGB-Dカメラから取得される動画を用いて、3Dスキャン（3D reconstruction）を行ったという研究
- 提案する手法では、RGB-Dカメラから取得される動画（3Dスキャンをしたい物体を回転させて、その物体の全ての
面が取得）を入力としている。まず、その動画において人間の手と動画の背景から目標物体を切り分ける。これ
は、BackFlowと呼ばれる手法を用いて行う
まとめた人：Souta Hirose
- RGB-D videoのデータセットに、一般的な家庭用消費財（洗剤とか果物）を用いて評価指標をIntersection-over-Union
とした場合には、他の手法（OSVOS、SFL、HVS、SPBS）と比較してより高い精度（93.52%）の結果が得られている