移动机器人不再先建整张语义地图:Feijoa在查询时按指令找物,103条查询精确匹配94.2%
核心概要
移动操作机器人接到“把玩具收进玩具箱”这类指令时,通常要先建一张与任务无关的语义地图,而这张图可能缺少指令所需的属性、可供性与概念。Feijoa 让语言模型智能体在指令到达后直接对已定位的 RGB-D 扫描发起查询,检查返回候选并反复改写查询,直到消解指令。在 103 条开放式指称查询上,Feijoa 的精确匹配率为 94.2%,高于最佳预建表示 TextMap 的 68.0%;在 Spot 上的 50 次真实试验中完成 35 项任务,其中 17 次成功发生在工具调用或校验失败后的恢复之后。
深度剖析
机器人对场景的理解改为在指令到达后按需生成,而不是在指令未知时一次性建好。 此前的开放词汇三维物体地图、三维场景图和三维特征场都在查询前完成感知,把场景压缩成嵌入或描述,因而可能缺少某条指令所需的细粒度属性、可供性与概念。 在 103 条覆盖类别、属性、空间关系、集合与需要推理的指称查询上,Feijoa 的精确匹配为 94.2%,最佳预建表示 TextMap 为 68.0%,不带智能体的 find_objects 工具为 47.6%。
智能体把找物、规划与机器人技能串成一个闭环,每一步根据上一步的结果决定下一步。 预建表示把昂贵感知放在查询之前一次完成,查询时只做检索,无法在结果不对时重新提问。 智能体在每轮从工具库中选择调用,工具包括 find_objects、estimate_cost、update_plan 以及 navigate、pick、place、push、wipe,执行框架负责组装上下文、派发调用并记录结果。
执行框架在技能执行前检查前提并采样可行基座位姿,执行后用视觉判定核对效果。 没有这套检查时,智能体可能驶向后续技能无法执行的位姿,或在失败后仍把该步骤标记为完成。 在 20 次经人工确认失败的 place 与 wipe 执行中,只给状态文本时智能体有 9 次把失败步骤标记为完成并继续,加上前后图像后为 6 次,再加上判定结论后为 2 次;去掉可行位姿采样后,两个场景各 5 次试验中分别只有 2 次和 1 次到达可行位姿,而 Feijoa 均为 5 次。
启示与展望
演示范围是已预先扫描的工作空间内的移动操作:智能体拿到一段带位姿的 RGB-D 记录作为观测记忆,并在执行中获取新观测;真实试验在带机械臂的 Spot 四足机器人上完成,共 50 次任务,覆盖短、中、长三种时程。指称评测在四个场景的 103 条查询上进行,预测由人工判定。
作者指出机器人物理技能是剩余的主要瓶颈:15 次失败试验中有 13 次由物理技能导致,只有 2 次来自指称或智能体推理;查询时找物与语言模型推理也带来延迟。附录中报告,在同一批查询上表现最好的独立视觉语言模型 Gemini 3.8 Flash 精确匹配为 96.1%,延迟更低、token 成本相近,但它每个物体只返回一个三维点,不含技能所需的三维范围与视角,且需要把整段扫描放进上下文窗口。
