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Foresight:迭代推理导航中关键线索

文章摘要

Foresight 是一个测试时框架,微调的视觉语言模型在图像空间运动计划与批评之间交替,利用人类反馈学习的奖励模型进行强化学习后训练,在真实环境中将任务成功率提升37%,干预次数减少52%。

来源arXiv Robotics作者: Arthur Zhang, Carl Qi, Donne Su, Xiangyun Meng, Amy Zhang, Joydeep Biswas
Foresight:迭代推理导航中关键线索
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在开放世界中,仅凭稀疏的语言指令进行无地图导航是一项极具挑战性的任务。机器人需要理解那些未明确指定的目标,并推断出哪些环境线索对于到达目的地至关重要。例如,当目标位于视野之外时,机器人可能需要解读坡道、标志或绕行路线,以确定前进方向或选择正确的路径。以往的研究往往受限于对已知导航因素的依赖和封闭的因子类别,或者在运动规划之前就识别线索,从而错过了与计划相关的线索。针对这些问题,来自德克萨斯大学奥斯汀分校等机构的研究者提出了 Foresight,一个测试时框架,利用预训练的视觉语言模型(VLM)来发现新颖的指令相关线索,并通过适应使其聚焦于哪些线索重要以及如何影响运动规划。

Foresight 的核心思想是让一个微调后的 VLM 在图像空间中交替进行运动计划的提议和批评。具体来说,模型首先根据语言目标和视觉上下文生成一个初步的运动计划,然后对该计划进行批评,指出其中可能忽略的关键线索或潜在问题。后续的计划将基于之前的批评进行条件化生成,从而在执行前实现迭代式的运动细化。为了使得计划的批评和改进与开放集的行为偏好对齐,研究者从人类反馈中学习了一个奖励模型,并利用强化学习在计划-批评循环中对 VLM 进行后训练。这样,模型不仅能够发现线索,还能学会如何根据人类的偏好来调整计划。

在离线评估和六个真实世界环境中,Foresight 相较于最先进的测试时推理和基础模型基线,平均任务成功率提高了 37%,每次任务的干预次数减少了 52%,并且能够在 Jetson AGX Orin 上实时运行。这一结果表明,Foresight 在开放世界导航中具有显著的性能优势,并且具备实际部署的潜力。研究者计划公开代码、数据和训练细节,以支持未来关于机器人运动细化的测试时推理研究。更多视频演示可在项目网站上查看。

该论文已被 arXiv 收录,提交于 2026 年 6 月 10 日,共 22 页,包含 10 幅图和 3 张表。作者包括 Arthur Zhang 等六人。论文属于机器人学(cs.RO)和人工智能(cs.AI)领域。Foresight 的创新之处在于将测试时推理与强化学习相结合,通过迭代的计划-批评循环,使 VLM 能够动态地发现和利用环境中的线索,从而提升导航的成功率和自主性。这项工作为开放世界机器人导航提供了一种新的思路,并展示了预训练模型在复杂任务中的潜力。

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要点

  • Foresight 通过迭代计划-批评循环,让 VLM 发现并利用指令相关线索,克服了先前方法依赖封闭集因子或错过计划依赖线索的局限。
  • 使用人类反馈训练奖励模型,并通过强化学习后训练 VLM,使计划批评与改进对齐开放集行为偏好。
  • 在离线评估和6个真实环境中,任务成功率平均提升37%,每次任务干预减少52%,并在 Jetson AGX Orin 上实时运行。

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。