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VLAarXiv:2506.19816

CronusVLA: マルチフレーム視覚-言語-行動モデリングによる効率的で堅牢なマニピュレーション

CronusVLA: Towards Efficient and Robust Manipulation via Multi-Frame Vision-Language-Action Modeling

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単一フレームのVLAモデルをマルチフレームに拡張し、特徴チャンキングで履歴情報を集約することで、計算負荷を抑えつつ操作性能と観測の堅牢性を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット操作のための VLA モデル CronusVLA を提案する研究 - pretrained VLM を基盤とする single-frame VLA を multi-frame パラダイムへ拡張する統合フレームワーク - 2 段階構成 - 大規模 embodied データでの single-frame 事前学習(action token の自己回帰予測) - multi-frame 事後学習(backbone の予測を discrete token から learnable feature へ適応、feature chunking で履歴を集約) - 時間・空間的撹乱下の頑健性評価用 benchmark SimplerEnv-OR も導入(24 種の観察撹乱、120 段階の severity)

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の VLM ベース VLA は single-frame 画像パラダイムに制約され、multi-frame 履歴の時間情報を活かせていなかった - 複数フレームを VLM backbone に直接入力すると計算コストと推論遅延が大きい点が課題 - CronusVLA は multi-frame 化の既存課題に対処しつつ性能と観察頑健性を向上 - 結果として SimplerEnv で 70.9% 成功率、LIBERO で OpenVLA 比 26.8% 改善、SimplerEnv-OR で最高の頑健性スコア - 時間・空間撹乱を体系的に評価する SimplerEnv-OR を新たに提示した点も差分

3. 技術・手法の肝は?

- 2 段階の学習戦略が肝 - 第 1 段階: 大規模 embodied データで single-frame 事前学習、action token を自己回帰予測し embodied vision-language 基盤を構築 - 第 2 段階: multi-frame 事後学習で vision-language backbone の予測を discrete token から learnable feature へ変更 - 履歴情報は feature chunking により集約し、multi-frame 入力の計算負荷・遅延を抑える設計 - 詳細なアーキテクチャや chunking の具体的手続きは要旨からは不明

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションと実環境の 3 つの embodiment で実験 - SimplerEnv で 70.9% の成功率を達成 - LIBERO で OpenVLA に対し 26.8% 改善 - 新 benchmark SimplerEnv-OR(24 種の観察撹乱、120 段階の severity)で最高の頑健性スコア - 時間・空間的撹乱下での頑健性を評価

5. 議論はある?

- multi-frame 適応の効率性と頑健性向上の可能性を示唆 - 実世界展開への有用性を主張 - 限界・失敗事例・計算コストの定量比較などの詳細な議論は要旨からは不明 - SimplerEnv-OR の撹乱設計や severity 設定の妥当性に関する議論も要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- OpenVLA(比較対象の single-frame VLA ベースライン) - LIBERO / SimplerEnv / SimplerEnv-OR(評価 benchmark) - pretrained VLM を基盤とする VLA 研究(例: RT-2 系の一般手法) - multi-frame / 時系列入力を持つロボット操作ポリシー学習の関連研究

※ 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: Hao Li, Shuai Yang, Yilun Chen, Xinyi Chen, Xiaoda Yang, Yang Tian, Hanqing Wang, Tai Wang, Dahua Lin, Feng Zhao, Jiangmiao Pang

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Recent vision-language-action (VLA) models built on pretrained vision-language models (VLMs) have demonstrated strong performance in robotic manipulation. However, these models remain constrained by the single-frame image paradigm and fail to fully leverage the temporal information offered by multi-frame histories, as directly feeding multiple frames into VLM backbones incurs substantial computational overhead and inference latency. We propose CronusVLA, a unified framework that extends single-frame VLA models to the multi-frame paradigm. CronusVLA follows a two-stage process: (1) Single-frame pretraining on large-scale embodied datasets with autoregressive prediction of action tokens, establishing an effective embodied vision-language foundation; (2) Multi-frame post-training, which adapts the prediction of the vision-language backbone from discrete tokens to learnable features, and aggregates historical information via feature chunking. CronusVLA effectively addresses the existing challenges of multi-frame modeling while enhancing performance and observational robustness. To evaluate the robustness under temporal and spatial disturbances, we introduce SimplerEnv-OR, a novel benchmark featuring 24 types of observational disturbances and 120 severity levels. Experiments across three embodiments in simulated and real-world environments demonstrate that CronusVLA achieves leading performance and superior robustness, with a 70.9% success rate on SimplerEnv, a 26.8% improvement over OpenVLA on LIBERO, and the highest robustness score on SimplerEnv-OR. These results highlight the potential of efficient multi-frame adaptation in VLA models for more powerful and robust real-world deployment.

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