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両腕マニピュレーションarXiv:2506.03270

長期的な両腕タスク・動作計画のための接地された視覚言語インタプリタ

Grounded Vision-Language Interpreter for Long-Horizon Bimanual Task and Motion Planning

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視覚言語モデルでPDDL仕様を生成し、タスク・動作計画と修正計画を組み合わせて、検証可能な両腕ロボットの調理タスクを実現する枠組みを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 両腕ロボット向けのハイブリッド planning framework「ViLaIn-TAMP」 - 言語・視覚入力から検証可能で解釈可能な両腕行動を自律生成 - 3構成要素 - Vision-Language Interpreter (ViLaIn): マルチモーダル入力を構造化 PDDL 問題仕様へ変換 - 統合 Task and Motion Planning (TAMP): 記号的・幾何学的制約推論で実行可能な軌道列へ接地 - corrective planning (CP) module: 動作失敗の構造化フィードバックを制約として ViLaIn に戻し仕様を洗練 - cooking domain の両腕 manipulation タスクで評価し、実機 dual-arm system でも検証

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- VLM ベース planning の black-box 性に対し、TAMP による安全性検証と解釈性を確保 - 古典的 symbolic planner が要する専門知識によるセットアップ負担を ViLaIn による自動仕様化で軽減 - 既存手法の多くが single-arm pick-and-place に限定される中、両腕 manipulation を対象化 - 密に相互依存する subtask と inter-arm collision の明示的管理に対応 - 実験で VLM-as-a-planner baseline を mean success rate で 17.5% 上回る

3. 技術・手法の肝は?

- ViLaIn: 事前研究を改変し、マルチモーダル入力を構造化 PDDL 問題仕様に変換 - 統合 TAMP: PDDL 仕様を symbolic および geometric constraint reasoning で行動可能な trajectory 列に接地 - 実行前に feasibility を明示的に検証 - CP module: 構造化された motion failure feedback を受領し、制約として ViLaIn に戻して仕様を再洗練 - これら3要素のループで検証可能性と自律性を両立

4. どうやって有効だと検証した?

- cooking domain に挑戦的な両腕 manipulation タスクを設計して評価 - VLM-as-a-planner baseline と比較し mean success rate で 17.5% 改善 - CP module によりさらに 32.9% 向上 - 物理的な dual-arm robotic system 上でも ViLaIn-TAMP を検証

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 限界、失敗事例、計算コスト、スケーラビリティ等の議論は要旨に記載なし

6. 次に読むべき論文は?

- ViLaIn(ViLaIn-TAMP の基盤となった prior work の Vision-Language Interpreter) - VLM-as-a-planner baseline(比較対象) - 統合 Task and Motion Planning (TAMP) に関する代表的研究 - PDDL を用いた LLM/VLM ベースの task planning 研究 - 両腕 manipulation の planning 研究

※ 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: Jeremy Siburian, Keisuke Shirai, Cristian C. Beltran-Hernandez, Masashi Hamaya, Michael Görner, Atsushi Hashimoto

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

While recent advances in vision-language models have accelerated language-guided robot planning, their black-box nature lacks the safety guarantees and interpretability crucial for real-world deployment. Conversely, classical symbolic planners offer rigorous safety verification but require significant expert knowledge for setup. Moreover, most existing methods are limited to single-arm pick-and-place tasks, leaving bimanual manipulation largely underexplored, despite its tightly interdependent subtasks and the need to explicitly manage inter-arm collisions. To bridge this gap, this paper proposes ViLaIn-TAMP, a hybrid planning framework for enabling verifiable, interpretable, and autonomous bimanual robot behaviors. ViLaIn-TAMP comprises three main components: (1) a Vision-Language Interpreter (ViLaIn) adapted from a prior work that converts multimodal inputs into structured PDDL problem specifications, (2) an integrated Task and Motion Planning (TAMP) system that grounds these specifications in actionable trajectory sequences through symbolic and geometric constraint reasoning, explicitly verifying feasibility before execution, and (3) a corrective planning (CP) module which receives structured motion failure feedback and feeds it as constraints back to ViLaIn to refine the specification. We design challenging bimanual manipulation tasks in a cooking domain to evaluate our framework, where experimental results show that ViLaIn-TAMP outperforms a VLM-as-a-planner baseline by 17.5% in mean success rate, with the CP module boosting it further by 32.9%. We further validate ViLaIn-TAMP on a physical dual-arm robotic system. Project page: https://omron-sinicx.github.io/ViLaIn-TAMP

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