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VLAarXiv:2510.03182

シミュレーションからルールへ:形式的視覚計画のためのデュアルVLMフレームワーク

Simulation to Rules: A Dual-VLM Framework for Formal Visual Planning

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視覚言語モデルとPDDLプランナを組み合わせ、シミュレーションと生成の2つのVLMでPDDLのドメインと問題ファイルを自動生成し、未知の環境や外観でも計画を可能にするフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 視覚的計画のための Dual-VLM フレームワーク VLMFP を提案 - 視覚入力から PDDL の problem ファイルと domain ファイルを自律生成 - SimVLM と GenVLM の2つの VLM で構成 - 対象は grid-world や 3D の long-horizon 計画タスク - multi-robot collaboration や assembly を含む - 計画実行は PDDL planner が担う

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の VLM 単体は精密な空間推論・long-horizon 推論が苦手 - PDDL planner は形式的な long-horizon 計画に強いが視覚入力を扱えない - 既存の VLM+PDDL 統合は problem ファイル生成が中心 - domain ファイル生成は人手や環境との対話が必要で困難 - VLMFP は domain ファイルも自律生成し、複数レベルの汎化を狙う点が新しい

3. 技術・手法の肝は?

- SimVLM が行動の結果をシミュレーション - GenVLM が PDDL の problem/domain ファイルを生成・反復改善 - 両者を突き合わせる仕組み - 記号的実行の結果と SimVLM のシミュレーション結果を整合させる - この整合により planning rules を自動で精緻化 - 汎化の階層は未見インスタンス・視覚的外観・ゲームルールの複数レベル

4. どうやって有効だと検証した?

- 6つの grid-world ドメインで評価 - SimVLM の性能 - scenario understanding は見慣れた外観で 87.3%、未見外観で 86.0% - action simulation は見慣れた外観で 87.3%相当、未見外観で 86.0%相当 - VLMFP の planning success - 見慣れた外観の未見インスタンスで 70.0% - 未見外観で 54.1% - 3D の long-horizon タスクへの拡張も実証 - multi-robot collaboration、assembly、partial observability、多様な視覚変化を含む

5. 議論はある?

- 未見外観での planning success は 54.1% にとどまり、外観変化への頑健性に課題 - domain ファイル生成の自動化を主張するが、失敗時の挙動や限界は要旨からは不明 - SimVLM のシミュレーション精度が全体性能を左右する可能性は要旨からは不明 - 実ロボット環境での検証は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- PDDL を用いた VLM ベースの visual planning の先行研究 - PDDL planner に関する基礎研究 - SimVLM に類する行動シミュレーションを行う VLM 研究 - multi-robot collaboration や assembly の long-horizon 計画研究 - partial observability 下の計画手法

※ 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: Yilun Hao, Yongchao Chen, Chuchu Fan, Yang Zhang

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CL, cs.SC

原文アブストラクト

Vision Language Models (VLMs) show strong potential for visual planning but struggle with precise spatial and long-horizon reasoning, while Planning Domain Definition Language (PDDL) planners excel at formal long-horizon planning but cannot interpret visual inputs. Recent works combine these complementary advantages by translating visual problems into PDDL. However, while VLMs can generate PDDL problem files satisfactorily, accurately generating PDDL domain files, which encode planning rules, remains challenging and typically requires human expertise or environment interaction. We propose VLMFP, a Dual-VLM-guided framework that autonomously generates both PDDL problem and domain files for formal visual planning. VLMFP combines a SimVLM that simulates action consequences with a GenVLM that generates and iteratively refines PDDL files by aligning symbolic execution with simulated outcomes, enabling multiple levels of generalization across unseen instances, visual appearances, and game rules. We evaluate VLMFP on 6 grid-world domains and demonstrate its generalization capability. On average, SimVLM achieves 87.3% and 86.0% scenario understanding and action simulation for seen and unseen appearances, respectively. With the guidance of SimVLM, VLMFP attains 70.0%, 54.1% planning success on unseen instances in seen and unseen appearances, respectively. We further demonstrate that VLMFP scales to complex long-horizon 3D planning tasks, including multi-robot collaboration and assembly scenarios with partial observability and diverse visual variations. Project page: https://sites.google.com/view/vlmfp.

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