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ナビゲーションarXiv:2508.04598

NavA³: あらゆる指示を理解し、どこへでも移動し、何でも見つける

$NavA^3$: Understanding Any Instruction, Navigating Anywhere, Finding Anything

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高レベルな人間の指示を理解し、実環境で空間認識を伴う物体ナビゲーションを行う階層型フレームワークNavA³を提案。大規模データで訓練したモデルにより、オープンボキャブラリな物体特定と精密な移動を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 実世界の複雑でオープンエンドな環境で、高レベルな人間指示を理解し、空間認識を伴う物体ナビゲーションを行う長期的ナビゲーションタスクを提案 - その解決のため階層型フレームワーク $NavA^3$ を提案 - global policy と local policy の2段階構成 - 異なるロボット embodiment で実世界の長期的ナビゲーションを完遂可能とする汎用 embodied navigation を目指す

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の embodied navigation は predefined object navigation や instruction following が中心で、実世界の複雑・オープンエンドな場面での人間のニーズと大きく異なる - 既存手法は高レベルな人間指示の理解と open vocabulary での物体定位に限界があり、こうしたタスクで苦戦 - $NavA^3$ は Reasoning-VLM による指示解析と NaviAfford (PointingVLM) による open-vocabulary 定位を組み合わせ、SOTA のナビゲーション性能を達成

3. 技術・手法の肝は?

- 階層型フレームワークで global policy と local policy に分割 - global policy - Reasoning-VLM の推論能力で高レベルな人間指示を解析 - グローバルな 3D scene views と統合し、目的物体を含む可能性が高い領域へ推論・ナビゲーション - local policy - 空間認識を伴う object affordances の 1.0 million サンプルのデータセットを収集 - NaviAfford モデル (PointingVLM) を学習し、open-vocabulary な物体定位と空間認識を提供 - 複雑環境での精密な目的同定とナビゲーションを実現

4. どうやって有効だと検証した?

- 広範な実験を実施し、ナビゲーション性能で SOTA を達成 - 異なるロボット embodiment において実世界設定で長期的ナビゲーションタスクを成功裏に完遂できることを示した - 具体的なベースラインや評価指標、データセット規模の詳細は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 実世界の複雑・オープンエンドな場面での長期的ナビゲーションという課題設定の重要性を議論 - 既存手法の高レベル指示理解と open-vocabulary 定位の限界を指摘 - データセットとコードは公開予定とされている - 具体的な限界や失敗事例、計算コストなどの議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- Reasoning-VLM に関する研究 - PointingVLM に関する研究 - open-vocabulary object localization / open-vocabulary detection の関連手法 - object affordance 学習の関連研究 - 従来の ObjectNav / Instruction Following navigation の代表的ベースライン

※ 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: Lingfeng Zhang, Xiaoshuai Hao, Yingbo Tang, Haoxiang Fu, Xinyu Zheng, Pengwei Wang, Zhongyuan Wang, Wenbo Ding, Shanghang Zhang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Embodied navigation is a fundamental capability of embodied intelligence, enabling robots to move and interact within physical environments. However, existing navigation tasks primarily focus on predefined object navigation or instruction following, which significantly differs from human needs in real-world scenarios involving complex, open-ended scenes. To bridge this gap, we introduce a challenging long-horizon navigation task that requires understanding high-level human instructions and performing spatial-aware object navigation in real-world environments. Existing embodied navigation methods struggle with such tasks due to their limitations in comprehending high-level human instructions and localizing objects with an open vocabulary. In this paper, we propose $NavA^3$, a hierarchical framework divided into two stages: global and local policies. In the global policy, we leverage the reasoning capabilities of Reasoning-VLM to parse high-level human instructions and integrate them with global 3D scene views. This allows us to reason and navigate to regions most likely to contain the goal object. In the local policy, we have collected a dataset of 1.0 million samples of spatial-aware object affordances to train the NaviAfford model (PointingVLM), which provides robust open-vocabulary object localization and spatial awareness for precise goal identification and navigation in complex environments. Extensive experiments demonstrate that $NavA^3$ achieves SOTA results in navigation performance and can successfully complete longhorizon navigation tasks across different robot embodiments in real-world settings, paving the way for universal embodied navigation. The dataset and code will be made available. Project website: https://NavigationA3.github.io/.

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