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ナビゲーションarXiv:2602.19308

WildOS: 野外環境におけるオープンボキャブラリ物体探索

WildOS: Open-Vocabulary Object Search in the Wild

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地図や深度センサに頼らず、視覚言語モデルで探索方向を意味的に評価し、長距離のオープンボキャブラリ物体探索を実現するシステムを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 複雑で非構造な屋外環境での長距離・open-vocabularyな物体探索システムWildOSを提案。 - 事前地図なし・限られたdepth sensing下で、安全な幾何学的探索と意味的視覚推論を統合。 - sparse navigation graphで空間記憶を維持し、foundation-modelベースのExploRFMでfrontier nodeをスコアリング。 - 粒子フィルタベースの粗いlocalizationでdepth horizonを超えた目標位置を推定。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 幾何学的frontierのみに依存する探索は不十分であるという課題に対し、意味的推論を統合。 - 純粋に幾何学的なbaselineおよび純粋に視覚ベースのbaselineを効率と自律性の両面で大幅に上回る。 - 長距離・open-vocabulary探索を、安全な幾何学的探索と意味的視覚推論の統合で実現。

3. 技術・手法の肝は?

- sparse navigation graphを構築し空間記憶を保持。 - foundation-modelベースのvision module ExploRFMがgraphのfrontier nodeをスコアリング。 - ExploRFMはtraversability、visual frontier、object similarityを画像空間で同時予測し、リアルタイム・オンボードの意味的ナビゲーションを可能に。 - 粒子フィルタベースの手法でopen-vocabulary target queryの粗いlocalizationを行い、depth horizonを超えた候補goal位置を推定。

4. どうやって有効だと検証した?

- 多様なoff-roadおよびurban terrainでの広範なclosed-loop field experimentsを実施。 - 純粋に幾何学的なbaselineおよび純粋に視覚ベースのbaselineと比較し、効率と自律性で大幅に上回ることを示した。

5. 議論はある?

- vision foundation modelsが、意味的に情報を持ちかつ幾何学的に接地したopen-worldロボット行動を駆動する可能性を強調。 - 具体的な限界や失敗事例、計算コストなどの議論は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されているbaseline: 純粋に幾何学的な探索手法、純粋に視覚ベースの手法。 - 関連手法: frontier-based exploration、vision foundation models、particle filter。 - 個別の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: Hardik Shah, Erica Tevere, Deegan Atha, Marcel Kaufmann, Shehryar Khattak, Manthan Patel, Marco Hutter, Jonas Frey, Patrick Spieler

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Autonomous navigation in complex, unstructured outdoor environments requires robots to operate over long ranges without prior maps and limited depth sensing. In such settings, relying solely on geometric frontiers for exploration is often insufficient. In such settings, the ability to reason semantically about where to go and what is safe to traverse is crucial for robust, efficient exploration. This work presents WildOS, a unified system for long-range, open-vocabulary object search that combines safe geometric exploration with semantic visual reasoning. WildOS builds a sparse navigation graph to maintain spatial memory, while utilizing a foundation-model-based vision module, ExploRFM, to score frontier nodes of the graph. ExploRFM simultaneously predicts traversability, visual frontiers, and object similarity in image space, enabling real-time, onboard semantic navigation tasks. The resulting vision-scored graph enables the robot to explore semantically meaningful directions while ensuring geometric safety. Furthermore, we introduce a particle-filter-based method for coarse localization of the open-vocabulary target query, that estimates candidate goal positions beyond the robot's immediate depth horizon, enabling effective planning toward distant goals. Extensive closed-loop field experiments across diverse off-road and urban terrains demonstrate that WildOS enables robust navigation, significantly outperforming purely geometric and purely vision-based baselines in both efficiency and autonomy. Our results highlight the potential of vision foundation models to drive open-world robotic behaviors that are both semantically informed and geometrically grounded. Project Page: https://leggedrobotics.github.io/wildos/

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