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マルチロボット協調arXiv:2603.28156

LLMベースのマルチロボット協調における物理的失敗に対するオンデマンド人間支援による精神的負荷の軽減

Reducing Mental Workload through On-Demand Human Assistance for Physical Action Failures in LLM-based Multi-Robot Coordination

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LLMベースのマルチロボット協調で、回復不能な物理的失敗が起きた際にオペレータの遠隔介入を要請するフレームワークREPAIRを提案し、実環境のゴミ収集タスクでタスク進捗の向上と精神的負荷の軽減を確認した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- LLM-based multi-robot coordination における物理的実行失敗からの回復を支援する human-in-the-loop framework「REPAIR (Robot Execution with Planned And Interactive Recovery)」を提案。 - ロボットは自律的にタスクを実行するが、回復不能な失敗が発生した際に LLM が operator に支援を要求し、遠隔介入によりタスクを継続させる。 - 実世界環境での multi-robot trash collection task で評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の LLM-based multi-robot coordination は自然言語指示から行動計画を生成できるが、物理的実行失敗からの回復が難しく、同じ失敗行動の繰り返しでタスクが停滞する問題があった。 - Mixed Reality を用いた遠隔ロボット操作フレームワークは提案されているが、multi-robot 環境における物理的失敗に特化した遠隔エラー解決の試みはほとんどなかった。 - REPAIR は LLM-based multi-robot planning に遠隔エラー解決を統合した点が新しい。

3. 技術・手法の肝は?

- human-in-the-loop framework で、ロボットが自律実行中に irrecoverable failure が起きた場合、LLM が operator に assistance を要求する。 - operator は遠隔介入により失敗を解決し、タスクの継続を可能にする。 - これにより、完全自律と完全遠隔操作の中間的な運用を実現する。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界環境での multi-robot trash collection task を用いて評価。 - 完全自律手法と比較して、REPAIR はタスク進捗(制限時間内に回収したアイテム数)を有意に改善。 - さらに、容易に回収可能なアイテムについては、完全遠隔操作と同等のタスク進捗を達成。 - operator の mental workload が physical demand と effort の観点で異なる可能性も示唆された。

5. 議論はある?

- REPAIR はタスク進捗を改善し、容易なアイテムでは完全遠隔操作と同等の性能を達成。 - operator の mental workload が physical demand と effort の面で異なる可能性が示唆された。 - ただし、要旨からは具体的な議論の詳細や限界については不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究:Mixed Reality を用いた遠隔ロボット操作フレームワーク、LLM-based multi-robot coordination。 - 関連手法:human-in-the-loop framework、remote error resolution。 - 同分野の定番:multi-robot task allocation、LLM-based task planning、teleoperation with Mixed Reality。

※ 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: Shoichi Hasegawa, Akira Taniguchi, Lotfi El Hafi, Gustavo Alfonso Garcia Ricardez, Tadahiro Taniguchi

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Multi-robot coordination based on large language models (LLMs) has attracted growing attention, since LLMs enable the direct translation of natural language instructions into robot action plans by decomposing tasks and generating high-level plans. However, recovering from physical execution failures remains difficult, and tasks often stagnate due to the repetition of the same unsuccessful actions. While frameworks for remote robot operation using Mixed Reality were proposed, there have been few attempts to implement remote error resolution specifically for physical failures in multi-robot environments. In this study, we propose REPAIR (Robot Execution with Planned And Interactive Recovery), a human-in-the-loop framework that integrates remote error resolution into LLM-based multi-robot planning. In this method, robots execute tasks autonomously; however, when an irrecoverable failure occurs, the LLM requests assistance from an operator, enabling task continuity through remote intervention. Evaluations using a multi-robot trash collection task in a real-world environment confirmed that REPAIR significantly improves task progress (the number of items cleared within a time limit) compared to fully autonomous methods. Furthermore, for easily collectable items, it achieved task progress equivalent to full remote control. The results also suggested that the mental workload on the operator may differ in terms of physical demand and effort. The project website is https://emergentsystemlabstudent.github.io/REPAIR/.

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