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VLA/操作arXiv:2607.18231

FM-VLA: 接触を伴う操作における視覚言語行動モデルのための力覚ベースメモリ

FM-VLA: Force-based Memory for Vision-Language-Action Models in Contact-Rich Manipulation

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視覚言語行動モデルに力覚履歴をメモリとして組み込み、非マルコフ的で接触を伴う操作タスクの時間的文脈推論を可能にした。

詳しい要約

1. どんなもの?

FM-VLAは、Vision-Language-Action (VLA) モデルに力覚ベースのメモリを導入した手法である。接触の多い非マルコフ的操作において、力履歴を時系列として保持し、時間的文脈推論を可能にする。具体的には、力履歴を変分オートエンコーダ (VAE) で圧縮したforce memory tokensと、短い状態履歴を追加の条件トークンとしてaction expert moduleに投影し、累積的な接触イベント履歴を操作に活用する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

従来のメモリ拡張VLAは過去の画像フレームや言語要約を条件付けしていたが、計算コストが高く、視覚的に曖昧な時間的イベント(例:小さな動きでボタンを複数回押す)では根本的に限界があった。FM-VLAは力覚履歴を用いることで、視覚的に曖昧な接触イベントを捉え、軽量なメモリで推論オーバーヘッドを最小限に抑えつつ、ベースラインを大幅に上回る成功率を達成した。

3. 技術・手法の肝は?

力履歴をVAEでエンコードし、力時系列再構成で事前学習する。得られた力潜在表現と短い状態履歴を追加の条件トークンとしてaction expert moduleに投影する。これによりVLAが累積的な接触イベント履歴を利用して操作をガイドできる。

4. どうやって有効だと検証した?

記憶依存の3タスク(隠れたブロックの発見、ボタン押し、皿を指定回数拭く)で評価。軽量な力メモリにより80%以上の成功率を達成し、推論オーバーヘッドは最小限で、ベースライン手法を大幅に上回った。

5. 議論はある?

要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。関連手法として、memory-augmented VLA、vision-based memory approaches、VLAモデル全般が挙げられる。

※ 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: Ruicheng Li, Qixiu Li, Ruichun Ma, Yu Deng, Lin Luo, Zhiying Du, Jianfeng Xiang, Huizhi Liang, Ruicheng Wang, Jiaolong Yang, Baining Guo

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Vision-language-action (VLA) models have achieved impressive generalization in robotic manipulation, and recent memory-augmented VLAs have relaxed the Markovian assumption by conditioning on past images or language summaries. Vision-based memory approaches address this by conditioning on sampled past image frames, but they are computationally expensive and fundamentally limited when temporal events are visually ambiguous, e.g., pushing a button multiple times with small movements. We propose FM-VLA, a VLA model with force-based memory, enabling temporal context reasoning for non-Markovian, contact-rich manipulation. We encode force histories into compact force memory tokens with a variational autoencoder (VAE) pretrained with force time series reconstruction. By projecting force latent representations and short state history as additional conditioning tokens to the action expert module, we enable VLAs to leverage accumulated contact event history to guide manipulation. We evaluate FM-VLA on three memory-dependent tasks, including finding a hidden block, pressing a button, and wiping a dish for a specific number of times. Our lightweight force memory achieves over 80% success rate with minimal inference overhead, significantly outperforming baseline approaches. Project page: https://qft-333.github.io/FM-VLA-Page/

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