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ナビゲーションarXiv:2604.03139

FSUNav:高速・安全・汎用的なゼロショット目標指向ナビゲーションのための大脳-小脳アーキテクチャ

FSUNav: A Cerebrum-Cerebellum Architecture for Fast, Safe, and Universal Zero-Shot Goal-Oriented Navigation

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視覚言語モデルと強化学習を組み合わせた大脳-小脳アーキテクチャを提案し、異種ロボットでの高速・安全なゼロショット目標ナビゲーションを実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 本論文はFSUNavを提案する。 - 目的はfast, safe, universal zero-shot goal-oriented navigationの実現。 - Cerebrum-Cerebellum architectureを採用。 - vision-language models (VLMs)を統合。 - 異種ロボット(humanoid, quadruped, wheeled)に対応。 - マルチモーダル入力(text, target descriptions, images)をサポート。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のvision-language navigation手法の課題を解決。 - 異種ロボット互換性、リアルタイム性能、安全性のボトルネックを克服。 - open-vocabulary semantic generalizationとマルチモーダル入力を実現。 - 事前定義ID不要のzero-shotナビゲーションを可能に。 - シミュレーションと実環境でタスク成功率を向上。

3. 技術・手法の肝は?

- Cerebellum module: 高頻度end-to-endモジュール。 - deep reinforcement learningに基づくuniversal local plannerを開発。 - 異種プラットフォーム間の統一ナビゲーションを実現。 - Cerebrum module: 三層推論モデルを構築。 - VLMsを活用したend-to-end detection and verification mechanism。 - zero-shot open-vocabulary goal navigationを可能に。

4. どうやって有効だと検証した?

- MP3D, HM3D, OVONベンチマークで実験。 - object, instance image, task navigationでstate-of-the-art性能を達成。 - 既存手法を大幅に上回る。 - 多様なロボットプラットフォームでの実世界展開でrobustnessとpractical applicabilityを検証。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - 具体的な議論や限界については記述なし。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: vision-language navigation methods, VLMs。 - 関連手法: deep reinforcement learning, zero-shot navigation。 - 同分野の定番: MP3D, HM3D, OVONベンチマーク。

※ 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: Mingao Tan, Yiyang Li, Shanze Wang, Xinming Zhang, Wei Zhang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Current vision-language navigation methods face substantial bottlenecks regarding heterogeneous robot compatibility, real-time performance, and navigation safety. Furthermore, they struggle to support open-vocabulary semantic generalization and multimodal task inputs. To address these challenges, this paper proposes FSUNav: a Cerebrum-Cerebellum architecture for fast, safe, and universal zero-shot goal-oriented navigation, which innovatively integrates vision-language models (VLMs) with the proposed architecture. The cerebellum module, a high-frequency end-to-end module, develops a universal local planner based on deep reinforcement learning, enabling unified navigation across heterogeneous platforms (e.g., humanoid, quadruped, wheeled robots) to improve navigation efficiency while significantly reducing collision risk. The cerebrum module constructs a three-layer reasoning model and leverages VLMs to build an end-to-end detection and verification mechanism, enabling zero-shot open-vocabulary goal navigation without predefined IDs and improving task success rates in both simulation and real-world environments. Additionally, the framework supports multimodal inputs (e.g., text, target descriptions, and images), further enhancing generalization, real-time performance, safety, and robustness. Experimental results on MP3D, HM3D, and OVON benchmarks demonstrate that FSUNav achieves state-of-the-art performance on object, instance image, and task navigation, significantly outperforming existing methods. Real-world deployments on diverse robotic platforms further validate its robustness and practical applicability.

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