Robots operating in homes, warehouses, and other object-rich environments need memory systems that can find specific object instances on demand. Object-level memory alone is often insufficient: scenes contain many plausibly matching objects, and users refer to the target through relations to landmarks and surrounding objects (e.g. ``the tall lamp below the dartboard and to the left of the poster''), demanding a relational spatial memory that supports retrieval through semantic, appearance, and spatial predicates over objects. To achieve this, we present FARM (Find Anything using Relational Spatial Memory), which builds, in real time at 5-10 Hz, a compact, open-vocabulary, object-level memory with geometry, visual-language descriptors, and viewpoint evidence. At query time, FARM uses VLMs to parse the query and score visual evidence, while grounding spatial constraints explicitly through object symbols and relational predicates. This structured use of VLMs enables more accurate and robust retrieval than end-to-end reasoning over frame histories or scene-graph context. In experiments on 44k language queries spanning 67 indoor and outdoor scenes, ranging from 15 to 15,000 m^2, FARM improves Recall@5 and Recall@10 over prior methods by 164% and 224%, and a final VLM reranking stage improves Accuracy@1 by 35%, while running in real time. We further demonstrate closed-loop deployment on a quadrupedal robot using onboard sensors and compute.


翻译:摘要:在家庭、仓库及其他富含物体的环境中运行的机器人,需要具备按需定位特定物体实例的记忆系统。仅依赖物体级记忆往往不足:场景中常存在多个外观相似的候选物体,而用户往往通过目标与地标及周围物体的关系来指代目标(例如“飞镖靶下方、海报左侧的高个台灯”),这要求记忆系统能支持基于语义、外观及物体间空间谓词进行检索的关系空间记忆。为此,我们提出FARM(利用关系空间记忆查找任意物体),该方法能以5-10 Hz的实时频率构建紧凑、开放词汇、包含几何信息、视觉语言描述及视角证据的物体级记忆。查询时,FARM利用视觉语言模型(VLM)解析查询并评估视觉证据,同时通过物体符号与关系谓词显式约束空间关系。这种结构化使用VLM的方式,相较于对帧历史或场景图上下文进行端到端推理,能实现更精准、鲁棒的检索。在涵盖67个室内外场景(面积15至15,000平方米)的44,000条语言查询实验中,FARM的Recall@5和Recall@10较先前方法分别提升164%和224%,最终VLM重排序阶段将Accuracy@1提升35%,且保持实时运行。我们进一步在四足机器人上利用机载传感器与算力实现了闭环部署验证。

0
下载
关闭预览

相关内容

《机器人弹性物体感知技术研究》227页
专知会员服务
18+阅读 · 2025年11月20日
《多域人机交互研究》95页
专知会员服务
39+阅读 · 2025年6月2日
【斯坦福博士论文】具身物体搜索的操作与推理方法
专知会员服务
39+阅读 · 2023年9月13日
如何构建行业知识图谱(以医疗行业为例)
全景分割任务介绍及其最新进展【附PPT与视频资料】
人工智能前沿讲习班
11+阅读 · 2018年12月5日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
6+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
9+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
14+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
17+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
9+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
13+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
19+阅读 · 10月15日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员