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異種ロボット協調arXiv:2510.26915

実世界の非構造環境における異種ロボット協調のための接地型生成知能

Heterogeneous Robot Collaboration in Unstructured Environments with Grounded Generative Intelligence

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LLMの推論を異種ロボットチームの能力と物理世界に接地させ、自然言語で与えられた複雑なミッションをサブタスク生成・割当・オンライン修正の3段階で遂行するフレームワークSPINE-HTを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 異種ロボットチームが非構造環境で複雑なミッションを遂行するためのフレームワーク「SPINE-HT」を提案。 - 自然言語で記述されたミッション目標とチーム能力を入力とし、LLMの推論をロボットチームのコンテキストに接地させる。 - 3段階のプロセス(サブタスク生成、検証、割り当てとオンラインでの洗練)を通じて、非構造環境での適応を実現。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のLLMを活用したチーム編成手法は、構造化され既知の環境を前提としており、非構造環境での展開が制限されていた。 - 提案手法は、ロボットの能力(走行可能性や知覚など)と物理世界に基づいてサブタスクを接地させることで、この制限を克服。 - シミュレーション実験では、先行のLLM活用異種チーム手法と比較して約2倍の成功率を達成。

3. 技術・手法の肝は?

- 言語仕様からLLMが接地されたサブタスクを生成し、実行可能性を検証する。 - サブタスクはロボットの能力(traversabilityやperceptionなど)に基づいて割り当てられ、オンライン運用中に収集されたフィードバックに基づいて洗練される。 - この3段階のプロセスにより、LLMの推論をロボットチームの能力と物理世界に接地させる。

4. どうやって有効だと検証した?

- 閉ループの知覚と制御を備えたシミュレーション実験で、先行のLLM活用異種チーム手法と比較して約2倍の成功率を達成。 - 実世界実験では、Clearpath Jackal、Clearpath Husky、Boston Dynamics Spot、高高度UAVを用い、ロボット能力に関する推論とオンラインフィードバックによるサブタスク洗練が求められるミッションで87%の成功率を達成。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 先行研究として比較されているLLM-enabled heterogeneous teaming approaches(具体的な論文名は要旨からは不明)。 - 関連手法として、LLMを活用したロボットチーム編成やタスクプランニングの研究(例:SayCan、Inner Monologueなど)が挙げられるが、要旨では明示されていない。

※ 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: Zachary Ravichandran, Fernando Cladera, Ankit Prabhu, Jason Hughes, Varun Murali, Camillo Taylor, George J. Pappas, Vijay Kumar

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

Heterogeneous robot teams operating in realistic settings often must accomplish complex missions requiring collaboration and adaptation to information acquired online. Because robot teams frequently operate in unstructured environments -- uncertain, open-world settings without prior maps -- subtasks must be grounded in robot capabilities and the physical world. While heterogeneous teams have typically been designed for fixed specifications, generative intelligence opens the possibility of teams that can accomplish a wide range of missions described in natural language. However, current large language model (LLM)-enabled teaming methods typically assume well-structured and known environments, limiting deployment in unstructured environments. We present SPINE-HT, a framework that addresses these limitations by grounding the reasoning abilities of LLMs in the context of a heterogeneous robot team through a three-stage process. Given language specifications describing mission goals and team capabilities, an LLM generates grounded subtasks which are validated for feasibility. Subtasks are then assigned to robots based on capabilities such as traversability or perception and refined given feedback collected during online operation. In simulation experiments with closed-loop perception and control, our framework achieves nearly twice the success rate compared to prior LLM-enabled heterogeneous teaming approaches. In real-world experiments with a Clearpath Jackal, a Clearpath Husky, a Boston Dynamics Spot, and a high-altitude UAV, our method achieves an 87\% success rate in missions requiring reasoning about robot capabilities and refining subtasks with online feedback. More information is provided at https://zacravichandran.github.io/SPINE-HT.

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