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ナビゲーションarXiv:2509.17941

ComposableNav: 合成可能な拡散モデルによる動的環境での指示追従ナビゲーション

ComposableNav: Instruction-Following Navigation in Dynamic Environments via Composable Diffusion

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拡散モデルで各動作プリミティブを個別に学習し、展開時に並列合成することで、訓練で見ていない指示の組み合わせにも対応できるナビゲーション手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 動的環境で指示に従うロボットナビゲーションを可能にする手法「ComposableNav」の提案 - 指示は複数のspecificationの組合せで構成され、その組合せ数はスキル集合の拡大に伴い指数的に増加する問題を扱う - 例:「歩行者の追い越し」と「道路の右側を歩く」の2仕様からなる指示 - 各仕様を独立に満たすという直感に基づき、diffusion modelで各motion primitiveを学習し展開時に並列合成する - simulationとreal-world experimentの両方で検証

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 指示の組合せ爆発に対し、各仕様を個別のmotion primitiveとして学習し展開時に合成することで、訓練で見ていない新規な仕様組合せに対応 - 非合成的なVLM-based policyやcostmap composingベースラインと比較し大幅に優れると報告 - 個々のmotion primitiveのデモ収集の負担を避けるため、2段階訓練(supervised pre-training + reinforcement learning fine-tuning)を提案 - 具体的な先行研究名や数値的比較の詳細は要旨からは不明

3. 技術・手法の肝は?

- diffusion modelを用い、各motion primitiveを個別に学習 - 展開時に複数のprimitiveを並列に合成(composable diffusion)し、新規な仕様組合せを満たす軌道を生成 - 2段階訓練:(1)動的ナビゲーションのbase diffusion modelをsupervised pre-trainingで学習、(2)reinforcement learning fine-tuningでbase modelを異なるmotion primitiveへ整形 - 個別primitiveのデモを必要としない設計

4. どうやって有効だと検証した?

- simulationおよびreal-world experimentを実施 - 多様かつ未見の仕様組合せを満たす軌道を生成できることを示す - 非合成的VLM-based policyおよびcostmap composingベースラインと比較し大幅に上回る性能を報告 - 具体的な評価指標・タスク設定などの詳細は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 指示の組合せ爆発という課題設定と、primitive合成による対処の妥当性が議論の中心 - 個別primitiveのデモ不要化のための2段階訓練の有効性 - 非合成的VLM-based policyやcostmap composingとの比較結果 - 限界・失敗事例・計算コスト・スケーラビリティに関する具体的議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 比較対象として言及されたVLM-based policy(非合成的)およびcostmap composingベースライン - 基盤技術であるdiffusion model(composable diffusion)に関する研究 - reinforcement learning fine-tuningによるmotion primitive獲得に関する研究 - instruction-following navigationの関連研究 - 具体的な論文名は要旨からは不明

※ 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: Zichao Hu, Chen Tang, Michael J. Munje, Yifeng Zhu, Alex Liu, Shuijing Liu, Garrett Warnell, Peter Stone, Joydeep Biswas

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV, cs.LG

原文アブストラクト

This paper considers the problem of enabling robots to navigate dynamic environments while following instructions. The challenge lies in the combinatorial nature of instruction specifications: each instruction can include multiple specifications, and the number of possible specification combinations grows exponentially as the robot's skill set expands. For example, "overtake the pedestrian while staying on the right side of the road" consists of two specifications: "overtake the pedestrian" and "walk on the right side of the road." To tackle this challenge, we propose ComposableNav, based on the intuition that following an instruction involves independently satisfying its constituent specifications, each corresponding to a distinct motion primitive. Using diffusion models, ComposableNav learns each primitive separately, then composes them in parallel at deployment time to satisfy novel combinations of specifications unseen in training. Additionally, to avoid the onerous need for demonstrations of individual motion primitives, we propose a two-stage training procedure: (1) supervised pre-training to learn a base diffusion model for dynamic navigation, and (2) reinforcement learning fine-tuning that molds the base model into different motion primitives. Through simulation and real-world experiments, we show that ComposableNav enables robots to follow instructions by generating trajectories that satisfy diverse and unseen combinations of specifications, significantly outperforming both non-compositional VLM-based policies and costmap composing baselines. Videos and additional materials can be found on the project page: https://amrl.cs.utexas.edu/ComposableNav/

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