VL-Nav: ニューロシンボリック推論に基づく視覚言語ナビゲーション
VL-Nav: Neuro-Symbolic Reasoning-based Vision-Language Navigation
記号的3Dシーングラフと画像メモリを活用したニューロシンボリックなタスクプランナと探索システムにより、複雑な指示に基づく大規模未知環境でのロボットナビゲーションを実現した。
著者: Yi Du, Taimeng Fu, Zhipeng Zhao, Shaoshu Su, Zitong Zhan, Qiwei Du, Zhuoqun Chen, Bowen Li, Chen Wang
分類: cs.RO, cs.CV
原文アブストラクト
Navigating unseen, large-scale environments based on complex and abstract human instructions remains a formidable challenge for autonomous mobile robots. Addressing this requires robots to infer implicit semantics and efficiently explore large-scale task spaces. However, existing methods, ranging from end-to-end learning to foundation model-based modular architectures, often lack the capability to decompose complex tasks or employ efficient exploration strategies, leading to robot aimless wandering or target recognition failures. To address these limitations, we propose VL-Nav, a neuro-symbolic (NeSy) vision-language navigation system. The proposed system intertwines neural reasoning with symbolic guidance through two core components: (1) a NeSy task planner that leverages a symbolic 3D scene graph and image memory system to enhance the vision language models' (VLMs) neural reasoning capabilities for task decomposition and replanning; and (2) a NeSy exploration system that couples neural semantic cues with the symbolic heuristic function to efficiently gather the task-related information while minimizing unnecessary repeat travel during exploration. Validated on the DARPA TIAMAT Challenge navigation tasks, our system achieved an 83.4% success rate (SR) in indoor environments and 75% in outdoor scenarios. VL-Nav achieved an 86.3% SR in real-world experiments, including a challenging 483-meter run. Finally, we validate the system with complex instructions in a 3D multi-floor scenario.
関連論文
- 較正済み視覚言語ナビゲーションによる未知環境での物体探索視覚言語ナビゲーション
- 実行可能性を考慮した階層強化学習による連続環境での視覚言語ナビゲーション視覚言語ナビゲーション
- 視覚言語ナビゲーションにおける物理的実行可能性ギャップの解明と橋渡し視覚言語ナビゲーション
- HAVANA: 視覚言語ナビゲーションのための階層型ビデオ・アクションモデル視覚言語ナビゲーション
- Talk2Escape: 対話による視覚言語ナビゲーションの閉ループ化視覚言語ナビゲーション
- FSD-VLN: 空中長距離視覚言語ナビゲーションのための高速・低速デュアルシステムモデリング視覚言語ナビゲーション
