We present BehAV, a novel approach for autonomous robot navigation in outdoor scenes guided by human instructions and leveraging Vision Language Models (VLMs). Our method interprets human commands using a Large Language Model (LLM) and categorizes the instructions into navigation and behavioral guidelines. Navigation guidelines consist of directional commands (e.g., "move forward until") and associated landmarks (e.g., "the building with blue windows"), while behavioral guidelines encompass regulatory actions (e.g., "stay on") and their corresponding objects (e.g., "pavements"). We use VLMs for their zero-shot scene understanding capabilities to estimate landmark locations from RGB images for robot navigation. Further, we introduce a novel scene representation that utilizes VLMs to ground behavioral rules into a behavioral cost map. This cost map encodes the presence of behavioral objects within the scene and assigns costs based on their regulatory actions. The behavioral cost map is integrated with a LiDAR-based occupancy map for navigation. To navigate outdoor scenes while adhering to the instructed behaviors, we present an unconstrained Model Predictive Control (MPC)-based planner that prioritizes both reaching landmarks and following behavioral guidelines. We evaluate the performance of BehAV on a quadruped robot across diverse real-world scenarios, demonstrating a 22.49% improvement in alignment with human-teleoperated actions, as measured by Frechet distance, and achieving a 40% higher navigation success rate compared to state-of-the-art methods.


翻译:本文提出BehAV,一种基于人类指令并利用视觉语言模型(VLMs)实现户外场景自主机器人导航的新方法。我们的方法使用大型语言模型(LLM)解析人类指令,并将其分类为导航指导与行为准则。导航指导包含方向性指令(例如“向前移动直至”)及其关联地标(例如“有蓝色窗户的建筑”),而行为准则则涵盖规范性动作(例如“保持在...上”)及其对应物体(例如“人行道”)。我们利用VLM的零样本场景理解能力,从RGB图像中估计地标位置以支持机器人导航。此外,我们引入一种新颖的场景表示方法,利用VLM将行为规则映射至行为代价图中。该代价图编码场景中行为物体的存在,并根据其规范性动作分配代价。行为代价图与基于激光雷达的占据栅格地图融合用于导航。为了在遵守指令行为的同时导航户外场景,我们提出一种基于无约束模型预测控制(MPC)的规划器,该规划器同时优化抵达地标与遵循行为准则的目标。我们在四足机器人上于多种真实场景中评估BehAV的性能,结果显示其与人类遥操作动作的吻合度(通过弗雷歇距离衡量)提升了22.49%,且导航成功率较现有最优方法提高了40%。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员