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プランニングarXiv:2607.06501

不確実性下での仮説駆動型モデル拡張によるオープンワールドロボット計画

Hypothesis-driven Model Expansion under Uncertainty for Open-World Robot Planning

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未知環境で動作するサービスロボットが、基盤モデルを用いて世界モデルの仮説を生成・検証・更新しながら自律的に知識を拡張し、タスク計画を実行する枠組みを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

本論文は、サービスロボットが未知の環境で物体や行動に関する不完全な知識を持つオープンワールド計画問題を扱う。ロボットが抽象的な世界モデルについての仮説を自動生成・検証・更新する枠組みを提案している。具体的には、foundation modelsを用いて状態と遷移に関する初期仮説を生成し、自動計画を用いて仮説検証とタスク実行を同時に行う行動系列を生成する。反復的な実行と洗練を通じて、仮説が誤っている場合にfoundation modelsからの検証フィードバックを組み込むことで知識を拡張する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来のクローズドワールド計画は、事前にプログラムされた知識ベースに依存し、予期しない状況やタスクに遭遇すると失敗する。本提案は、不確実性を明示的に考慮した知識拡張と、仮説検証を目標達成計画に統合する点が新しい。foundation modelsを利用して仮説を生成し、計画と検証を統合することで、オープンワールドでの自律的な知識拡張を可能にしている。

3. 技術・手法の肝は?

手法の核は、不確実性を考慮した知識拡張を明示的に維持し、仮説検証を目標達成計画に統合することである。具体的には、foundation modelsを用いて状態と遷移に関する初期仮説を生成し、自動計画を用いて仮説検証とタスク実行を同時に行う行動系列を生成する。反復的な実行と洗練を通じて、仮説が誤っている場合にfoundation modelsからの検証フィードバックを組み込むことで知識を拡張する。

4. どうやって有効だと検証した?

シミュレーションと実世界環境での広範な実験により、自律的な知識拡張とオープンワールド設定での効果的な動作を実証した。具体的な実験内容は要旨からは不明だが、提案枠組みが有効であることを示している。

5. 議論はある?

要旨からは、提案手法の限界や課題についての議論は不明。ただし、foundation modelsの検証フィードバックに依存するため、その精度や信頼性が結果に影響する可能性が考えられるが、要旨には明記されていない。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照されている関連研究は明示されていないが、同分野の定番として、オープンワールド計画や知識拡張に関する研究、foundation modelsをロボット計画に応用した研究が挙げられる。具体的には、'Large Language Models for Robot Planning'や'Open-World Planning'に関する論文が関連する。

※ 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: Anxing Xiao, Hanbo Zhang, Tianrun Hu, David Hsu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

We consider an open-world planning setting in which service robots must operate in unknown environments with incomplete knowledge of objects and actions. Traditional closed-world approaches with pre-programmed knowledge bases fail when robots encounter unexpected situations and tasks, posing a fundamental challenge for autonomous knowledge expansion in human environments. In this work, we propose an open-world planning framework that enables robots to automatically generate, verify, and update hypotheses about their abstract world models. Our key insight is to explicitly maintain uncertainty-aware knowledge expansion and integrate hypothesis verification into goal-reaching planning. The framework leverages foundation models to generate initial hypotheses over states and transitions, and applies automated planning to produce action sequences that jointly address hypothesis verification and task execution. Through iterative execution and refinement, the robot expands its knowledge by incorporating verification feedback from the foundation models when hypotheses prove incorrect. Extensive experiments in simulated and real-world environments demonstrate that our framework enables autonomous knowledge expansion and effective operation in open-world settings. These results indicate that integrating uncertainty-aware model expansion from robot foundation models with planning advances the practical deployment of household service robots.

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