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マニピュレーションarXiv:2509.24163

マルチモーダル大規模言語モデルによる選好に基づく長期的ロボット積み重ね

Preference-Based Long-Horizon Robotic Stacking with Multimodal Large Language Models

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マルチモーダルLLMを高レベルプランナとして用い、重さや安定性などの選好を考慮した長期的な積み重ねタスクを実現する。カスタムデータセットで微調整し、シミュレーションと実機ヒューマノイドで有効性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 隠れた物体を含む容器の積み重ねなど、物体の物理的性質(重さ・安定性)の推論が必要な long-horizon robotic stacking タスクを対象とした研究。 - multimodal LLM を high-level planner として用い、各物体の multimodal 入力から積み重ね順序(preference)を推論させる枠組みを提案。 - 複数の preference を明示的指示なしに同時推論させるため、custom dataset で LLM を fine-tune する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の pretrained LLM は抽象的なタスク記述や自然言語指示への推論は可能だが、物理的性質が重要な long-horizon manipulation 計画では知識・有効性が不足していた。 - 本研究では weight, stability, size, footprint を含む stacking preference を考慮した custom dataset で fine-tune することで、prompt tuning のみの pretrained LLM と比較して stacking completion の改善を示した。

3. 技術・手法の肝は?

- multimodal LLM を high-level planner として使用し、積み重ね対象ごとの multimodal 入力を与えて現在最良の stacking sequence を推論させる。 - 明示的な指示なしに複数 preference を同時に推論できるよう、weight, stability, size, footprint を考慮した custom dataset を構築し LLM を fine-tune。 - 推論された順序に基づきロボットが積み重ねを実行する枠組み。

4. どうやって有効だと検証した?

- 大規模 simulation evaluation により、custom dataset で fine-tune した LLM が pretrained LLM の prompt tuning と比べて stacking completion を改善することを示した。 - 実機の humanoid robot において、long-horizon stacking タスクを online manner で実行し有効性を実証した。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(隠れた物理性質の推論精度や失敗事例、fine-tune の汎化性に関する議論は明記されていない)。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で比較対象として挙げられている pretrained LLM の prompt tuning による high-level robotic planning 関連研究。 - multimodal LLM をロボット planner に用いる研究、および long-horizon 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: Wanming Yu, Adrian Röfer, Abhinav Valada, Sethu Vijayakumar

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Pretrained large language models (LLMs) can work as high-level robotic planners by reasoning over abstract task descriptions and natural language instructions, etc. However, they have shown a lack of knowledge and effectiveness in planning long-horizon robotic manipulation tasks where the physical properties of the objects are essential. An example is the stacking of containers with hidden objects inside, which involves reasoning over hidden physics properties such as weight and stability. To this end, this paper proposes to use multimodal LLMs as high-level planners for such long-horizon robotic stacking tasks. The LLM takes multimodal inputs for each object to stack and infers the current best stacking sequence by reasoning over stacking preferences. Furthermore, in order to enable the LLM to reason over multiple preferences at the same time without giving explicit instructions, we propose to create a custom dataset considering stacking preferences including weight, stability, size, and footprint, to fine-tune the LLM. Compared to the pretrained LLM with prompt tuning, we demonstrate the improved stacking completion of the LLM fine-tuned with our custom dataset via large-scale simulation evaluation. Furthermore, we showcase the effectiveness of the proposed framework for the long-horizon stacking task on a real humanoid robot in an online manner.

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