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从URDF自动构建机器人本体:LLM引导的语义抽取方法

文章摘要

本文提出一种利用大语言模型(LLM)将URDF机器人描述文件自动转换为填充好的本体的初步方法,通过多数投票和格式验证提高可靠性,并在多个机器人描述上评估,初步结果显示能有效弥合低级机器人描述与结构化知识表示之间的鸿沟。

来源arXiv Robotics作者: Bastien Dussard (LAAS-RIS, LAAS), Guillaume Sarthou (LAAS-RIS, LAAS)
从URDF自动构建机器人本体:LLM引导的语义抽取方法
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在认知机器人领域,本体(ontology)常被用来整合异构知识,从而支持可解释的推理,即使在知识持续更新的过程中也是如此。然而,手动构建机器人本体仍然是一个耗时且容易出错的瓶颈,限制了其在真实场景中的广泛应用。近日,一篇发表于arXiv的论文《Extracting Semantics: LLM-Guided Automatic Population of Robot Ontology from URDF》提出了一种初步方法,旨在通过大语言模型(LLM)自动从统一机器人描述格式(URDF)文件中生成填充好的机器人本体,从而减轻人工负担。

URDF文件提供了机器人的结构和运动学描述,例如连杆、关节及其连接关系,但这些描述中的标识符往往缺乏明确的语义含义,需要借助常识解释才能恢复有意义的语义。这正是LLM擅长的任务。该研究的流程利用LLM推断语义关系,具体做法是向LLM提示现有本体中的概念,确保最终分类与形式模型保持一致。这样,LLM不仅能够理解URDF中的标识符,还能将其映射到预定义的本体类别中。

为了提高可靠性,该流程结合了多种技术。首先,对多个LLM查询进行多数投票,以减少单个查询可能产生的随机错误。其次,进行语法和模式级别的验证,确保生成的输出符合预期的表示格式和本体约束。这种多层次的校验机制增强了自动生成本体的可信度,使其更接近人工构建的质量。

作者在多个机器人描述上评估了该方法,并讨论了生成的抽象表示。初步结果表明,所提出的方法能够有效地弥合低级机器人描述与人类-机器人交互所需的结构化、接地知识表示之间的差距。尽管这只是一个初步探索,但它展示了LLM在机器人本体自动构建方面的潜力,为未来更智能、更自适应的机器人系统奠定了基础。

该论文发表于第18届国际社交机器人会议(ICSR 2026),会议将于2026年7月在伦敦大学举行。论文作者包括Bastien Dussard等,来自LAAS-RIS等机构。该工作属于机器人学(cs.RO)和人工智能(cs.AI)的交叉领域,为机器人语义理解提供了一种新颖的自动化途径。

展开要点与分析

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要点

  • LLM被用于从URDF标识符中推断语义关系,并通过对齐现有本体概念确保分类符合形式模型。
  • 管道采用多数投票和语法/模式验证来提升生成输出的可靠性。
  • 在多个机器人描述上评估,初步证明方法能连接低级描述与人类交互所需的知识表示。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。