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移動操作arXiv:2603.08383

MoMaStage: スキル状態グラフによる計画と閉ループ実行を統合した長期的屋内移動操作

MoMaStage: Skill-State Graph Guided Planning and Closed-Loop Execution for Long-Horizon Indoor Mobile Manipulation

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屋内移動操作ロボット向けに、明示的なシーン地図を使わず、階層スキルライブラリとトポロジー認識スキル状態グラフでVLMの計画を制約し、閉ループ実行で堅牢性を高めるフレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 屋内 mobile manipulation (MoMA) のための視覚言語フレームワーク - 自然言語指示を物理行動に変換する long-horizon タスクを対象 - Vision-Language Model (VLM) を Hierarchical Skill Library と topology-aware Skill-State Graph に接地 - 明示的な scene mapping を不要とする構造化アプローチ - 閉ループ実行機構を備える

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 学習ベース手法は long-horizon で論理的一貫性を維持できない問題を指摘 - 明示的 scene representation に依存する手法は rigid な構造仮定で動的環境への適応性が低い - MoMaStage は明示的 scene mapping を排除しつつ構造的接地を実現 - 計画の論理的一貫性と topology 的妥当性を物理状態に対して保証 - state-of-the-art ベースラインを上回る計画成功率、token 削減、タスク成功率を達成

3. 技術・手法の肝は?

- VLM を Hierarchical Skill Library と topology-aware Skill-State Graph に接地 - タスク分解と skill 構成を feasible transition space 内に制約 - 生成計画が agent の進化する物理状態に対し論理的・topology 的に妥当となるよう保証 - 閉ループ実行機構で proprioceptive feedback を監視 - 逸脱検出時に graph-constrained semantic replanning を起動し、計画 skill と物理結果の整合を維持

4. どうやって有効だと検証した?

- physics-rich simulations と real-world environments での広範な実験 - state-of-the-art ベースラインとの比較 - 計画成功率の大幅向上を確認 - token overhead の削減を確認 - long-horizon mobile manipulation における全体タスク成功率の有意な改善を確認 - プロジェクトサイトで video demonstrations を公開

5. 議論はある?

- 学習ベース手法の long-horizon 論理一貫性問題を議論 - 明示的 scene representation 依存手法の rigid な構造仮定と適応性低下を議論 - cascading errors と多様環境への汎化限界を課題として提示 - 明示的 scene mapping 不要の構造化接地でこれら制約に対処 - 具体的な限界や失敗事例は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている具体的な先行研究名は記載なし - 関連手法として learning-based approaches、explicit scene representation 依存手法 - 同分野の定番として Vision-Language Model (VLM)、Hierarchical Skill Library、Skill-State Graph、semantic replanning に関する研究 - long-horizon mobile manipulation (MoMA) のベースライン研究

※ 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: Chenxu Li, Zixuan Chen, Yetao Li, Jiapeng Xu, Hongyu Ding, Jieqi Shi, Jing Huo, Yang Gao

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Indoor mobile manipulation (MoMA) enables robots to translate natural language instructions into physical actions, yet long-horizon execution remains challenging due to cascading errors and limited generalization across diverse environments. Learning-based approaches often fail to maintain logical consistency over extended horizons, while methods relying on explicit scene representations impose rigid structural assumptions that reduce adaptability in dynamic settings. To address these limitations, we propose MoMaStage, a structured vision-language framework for long-horizon MoMA that eliminates the need for explicit scene mapping. MoMaStage grounds a Vision-Language Model (VLM) within a Hierarchical Skill Library and a topology-aware Skill-State Graph, constraining task decomposition and skill composition within a feasible transition space. This structured grounding ensures that generated plans remain logically consistent and topologically valid with respect to the agent's evolving physical state. To enhance robustness, MoMaStage incorporates a closed-loop execution mechanism that monitors proprioceptive feedback and triggers graph-constrained semantic replanning when deviations are detected, maintaining alignment between planned skills and physical outcomes. Extensive experiments in physics-rich simulations and real-world environments demonstrate that MoMaStage outperforms state-of-the-art baselines, achieving substantially higher planning success, reducing token overhead, and significantly improving overall task success rates in long-horizon mobile manipulation. Video demonstrations are available on the project website: https://chenxuli-cxli.github.io/MoMaStage/.

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