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ナビゲーションarXiv:2610.32633

自然言語からNav2へ:コストマップベースナビゲーションの運用ポリシー

Natural-Language to Nav2: Operational Policies for Costmap-Based Navigation

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ローカルLLMで自然言語指示をJSONポリシーに変換し、コストマップアダプタ経由でROS 2 Nav2に反映するインターフェースを提案。目的地や立入禁止区域、時間条件付き通行などを既存スタックを変えずに実現し、移動時間を短縮した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ROS 2 Nav2 向けの自然言語ポリシーインタフェース - オペレータの自然言語指示を JSON ポリシーに変換 - 目的地・空間制約・時間/イベント条件を表現 - 倉庫・産業施設での移動ロボットの運用を想定 - 既存の planner/controller を変更せず costmap 層に反映

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- ルールベース parser との比較を実施 - 150 の英語コマンドで正しく受理されたポリシーが 44 に対し、local LLM は 107-142 - センサ観測では得られない運用知識(一時的アクセス規則・経路選好・例外)を扱える - Nav2 の計画・制御コンポーネントを保持したまま拡張する点が特徴 - ただし誤受理が 3-20 件あり、精度面の優位は限定的

3. 技術・手法の肝は?

- local large language model が指示を JSON ポリシーへ変換 - 目的地・空間制約・時間/イベント条件を記述 - 決定論的チェックでミッション受理を判定 - 3 つの costmap adapter が受理済みポリシーを既存スタックへ投影 - planner/controller は変更しない - keepout・zone cost・person 依存領域・イベント条件付き通過を表現

4. どうやって有効だと検証した?

- 150 の研究者作成英語コマンドで 4 つの local model を評価 - 正しい受理ポリシー 107-142、誤受理 3-20/モデル - fault injection で endpoint/JSON 故障 8 件と validator 段階故障 29 件の拒否を記録 - ナビゲーション実験(シミュレーションと TurtleBot3) - Task 1-3 の平均走行時間がシミュレーションで 18.4-24.5% 短縮 - 実機で 23.1-35.0% 短縮(ポリシーなし baseline 比) - native KeepoutFilter 比較と 2 ロボット実演で keepout と共有ポリシー投影を確認

5. 議論はある?

- 誤受理が各モデル 3-20 件あり、安全性・信頼性の議論余地 - 評価は研究者作成の英語コマンド 150 件に限定 - 実機実験は TurtleBot3 と Task 1-3 が中心 - ポリシー投影は costmap 層に限定され、planner/controller の挙動変化は対象外 - 多ロボット共有は 2 ロボット実演のみで、スケール面の議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- ROS 2 Nav2 の KeepoutFilter(比較対象) - ルールベース parser(比較対象) - local large language model を用いた指示→ポリシー変換の関連研究 - costmap adapter による制約投影の関連手法 - 要旨で参照される個別論文名は不明

※ 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: Jiyeong Chae, Hyunkyo Seo, Heonjae Lee, Kyung-Joon Park

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Autonomous mobile robots support material transport in warehouses and industrial facilities, where navigation must adapt to changing operating conditions. Sensor observations reveal physical obstacles, but do not by themselves specify temporary access rules, route preferences, or exceptions known to operators. This paper presents a natural-language policy interface that brings this knowledge into ROS 2 Nav2. A local large language model converts instructions into JSON policies specifying destinations, spatial constraints, and temporal or event conditions. Deterministic checks govern mission acceptance, and three costmap adapters project accepted policies into the existing navigation stack without changing its planner or controller. On 150 researcher-authored English commands, four local models produce 107-142 correct accepted policies, compared with 44 for a rule-based parser, with 3-20 incorrect acceptances per model. Fault injection records rejection of eight endpoint/JSON faults and 29 validator-stage faults. Navigation experiments use correct task policies to evaluate keepouts, zone costs, person-dependent regions, and event-conditioned passage in simulation and on a TurtleBot3. For Tasks 1-3, mean travel times are 18.4-24.5% lower in simulation and 23.1-35.0% lower on the physical testbed than with the baseline lacking those policies. A native KeepoutFilter comparison and two-robot demonstrations examine basic keepout behavior and shared policy projection. The interface connects operator instructions to explicit navigation policies while retaining Nav2's planning and control components.

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PR本紙発行元 EmplifAI