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ナビゲーションarXiv:2507.18033

OpenNav: マルチモーダル大規模言語モデルによるオープンワールドナビゲーション

OpenNav: Open-World Navigation with Multimodal Large Language Models

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マルチモーダル大規模言語モデルを活用し、自由形式の言語指示からロボットの軌道点列を生成するゼロショット視覚言語ナビゲーション手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- オープンワールドでのロボットナビゲーションを目的としたフレームワーク「OpenNav」 - 自由形式の言語指示とオープンセットの物体に対応 - 複雑な言語指示を解釈・分解し、軌道点列を合成して多様なナビゲーションタスクを遂行 - MLLMs (multimodal large language models) を活用 - 言語指示の理解とシーン把握 - code-generation 能力で vision-language perception models と連携 - 2D bird-eye-view value maps を生成し、意味知識と地図の空間情報を統合 - 屋外・屋内の両方で実機検証を行うゼロショット vision-language navigation フレームワーク

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の LLMs を用いたナビゲーション研究では、限られた predefined motion primitives の呼び出しに留まっていた - 本研究はそれを超え、open-set の指示・物体に対して軌道点列そのものを合成 - MLLMs の cross-modal 理解と code-generation 能力を組み合わせ、vision-language perception models を動的に呼び出して compositional な value maps を生成する点が新しい - 意味知識 (MLLMs) と空間情報 (maps) を統合してロボットの空間理解を強化 - 大規模 AVDs を zero-shot 検証に活用し、物体検出誤りや言語の曖昧性に対する頑健性を示す点も特徴

3. 技術・手法の肝は?

- MLLMs に自由形式の言語指示を入力し、指示を解釈・分解 - MLLMs の code-generation 能力を利用し、vision-language perception models を呼び出すコードを生成 - 生成されたコードにより知覚結果を取得し、2D bird-eye-view value maps を compositional に構築 - MLLMs 由来の意味知識と地図由来の空間情報を統合 - value maps に基づき軌道点列を合成し、ロボットのナビゲーション行動へ変換 - predefined motion primitives に依存せず、open-set 指示・物体に対応する枠組み

4. どうやって有効だと検証した?

- 大規模 autonomous vehicle datasets (AVDs) を用い、屋外ナビゲーションタスクで zero-shot vision-language navigation フレームワークとして検証 - 多様な自由形式の自然言語ナビゲーション指示を実行できることを確認 - 物体検出誤りや言語の曖昧性に対する頑健性を確認 - Husky robot を用いて屋内・屋外シーンの両方で実機検証 - 実世界での頑健性と適用可能性を確認 - 補足動画がプロジェクトページで公開されている

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 限界や失敗事例、計算コスト、MLLMs の hallucination への対処などは明示されていない - 示唆される点として、物体検出誤りや言語の曖昧性への頑健性が主張されている - AVDs での zero-shot 検証と Husky での実機検証という二段階の評価が行われている

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で直接参照・比較されている個別研究は明示されていない - 関連手法として以下が挙げられる - pre-trained large language models (LLMs) を用いたロボティクスナビゲーション・プランニング研究 - multimodal large language models (MLLMs) の code-generation をロボティクスに応用する研究 - vision-language perception models - vision-language navigation (VLN) 研究 - autonomous vehicle datasets (AVDs) を用いたナビゲーション評価研究

※ 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: Mingfeng Yuan, Letian Wang, Steven L. Waslander

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Pre-trained large language models (LLMs) have demonstrated strong common-sense reasoning abilities, making them promising for robotic navigation and planning tasks. However, despite recent progress, bridging the gap between language descriptions and actual robot actions in the open-world, beyond merely invoking limited predefined motion primitives, remains an open challenge. In this work, we aim to enable robots to interpret and decompose complex language instructions, ultimately synthesizing a sequence of trajectory points to complete diverse navigation tasks given open-set instructions and open-set objects. We observe that multi-modal large language models (MLLMs) exhibit strong cross-modal understanding when processing free-form language instructions, demonstrating robust scene comprehension. More importantly, leveraging their code-generation capability, MLLMs can interact with vision-language perception models to generate compositional 2D bird-eye-view value maps, effectively integrating semantic knowledge from MLLMs with spatial information from maps to reinforce the robot's spatial understanding. To further validate our approach, we effectively leverage large-scale autonomous vehicle datasets (AVDs) to validate our proposed zero-shot vision-language navigation framework in outdoor navigation tasks, demonstrating its capability to execute a diverse range of free-form natural language navigation instructions while maintaining robustness against object detection errors and linguistic ambiguities. Furthermore, we validate our system on a Husky robot in both indoor and outdoor scenes, demonstrating its real-world robustness and applicability. Supplementary videos are available at https://trailab.github.io/OpenNav-website/

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