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タスク・動作計画arXiv:2511.07727

LLM-GROP: 大規模言語モデルによる視覚に基づくロボットのタスク・動作計画

LLM-GROP: Visually Grounded Robot Task and Motion Planning with Large Language Models

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大規模言語モデルの常識知識と視覚情報を活用し、複数物体の移動を伴うモバイルマニピュレーションのタスク・動作計画を統合するフレームワークを提案。実環境とシミュレーションで成功率と効率を評価した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 本論文は、LLM-GROP と呼ばれる、LLM と computer vision を統合した TAMP(Task and Motion Planning)フレームワークを提案する。 - 対象は mobile manipulation(MoMa)による複数物体の再配置。 - 「fork, knife, plate で夕食のテーブルをセットする」のような underspecified な目標に対し、各物体をどこにどう置くかを計算する。 - 実世界とシミュレーションの両方で長期的な物体再配置タスクを評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の TAMP は task planning と motion planning を交互に解くが、本論文は LLM の common sense knowledge を task-level と motion-level の両方の計画に活用する点を特徴とする。 - underspecified な目標に対して、LLM から食器の配置などの常識を引き出して計画に反映する。 - computer vision を用いて MoMa 行動のための base position(ロボットの footprint と向き)を選択する戦略を学習する。 - 多数の物体を動かす必要がある新規状況にも適応可能な枠組みを目指す。

3. 技術・手法の肝は?

- LLM の common sense knowledge を利用し、物体再配置に関する常識を task-level および motion-level の計画に組み込む。 - computer vision 手法により、MoMa 行動を促進する base position 選択戦略を学習する。 - base position はロボットの作業空間における footprint と orientation に対応する。 - task planning と motion planning を interleave する TAMP の枠組みとして構成される。 - 具体的なアルゴリズム名やモジュール構成の詳細は要旨からは不明。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界環境とシミュレーション環境の両方で定量的な実験を実施。 - 長期的な物体再配置タスクの完了における success rate と efficiency を評価。 - 実世界の物体再配置試行では 84.4% をロボットが完了。 - 主観的な human evaluation では、ロボットの性能は経験豊富な human waiter より依然として低いと示された。

5. 議論はある?

- 実世界で 84.4% の試行を完了した一方、human evaluation では経験豊富な waiter に及ばないと評価された。 - underspecified な目標や多数物体の再配置への適応を扱うが、限界や失敗要因の詳細は要旨からは不明。 - LLM の common sense 利用や vision による base position 選択の汎化性・信頼性に関する議論の詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない。 - 関連手法として、TAMP(Task and Motion Planning)、mobile manipulation(MoMa)、LLM を用いた task planning、computer vision による base position 選択の代表的文献を次に読む候補とする。 - 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: Xiaohan Zhang, Yan Ding, Yohei Hayamizu, Zainab Altaweel, Yifeng Zhu, Yuke Zhu, Peter Stone, Chris Paxton, Shiqi Zhang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Task planning and motion planning are two of the most important problems in robotics, where task planning methods help robots achieve high-level goals and motion planning methods maintain low-level feasibility. Task and motion planning (TAMP) methods interleave the two processes of task planning and motion planning to ensure goal achievement and motion feasibility. Within the TAMP context, we are concerned with the mobile manipulation (MoMa) of multiple objects, where it is necessary to interleave actions for navigation and manipulation. In particular, we aim to compute where and how each object should be placed given underspecified goals, such as ``set up dinner table with a fork, knife and plate.'' We leverage the rich common sense knowledge from large language models (LLMs), e.g., about how tableware is organized, to facilitate both task-level and motion-level planning. In addition, we use computer vision methods to learn a strategy for selecting base positions to facilitate MoMa behaviors, where the base position corresponds to the robot's ``footprint'' and orientation in its operating space. Altogether, this article provides a principled TAMP framework for MoMa tasks that accounts for common sense about object rearrangement and is adaptive to novel situations that include many objects that need to be moved. We performed quantitative experiments in both real-world settings and simulated environments. We evaluated the success rate and efficiency in completing long-horizon object rearrangement tasks. While the robot completed 84.4\% real-world object rearrangement trials, subjective human evaluations indicated that the robot's performance is still lower than experienced human waiters.

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