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NavVerse:连续机器人仿真中室内到室外具身导航的基准测试

NavVerse 是一个新的物理仿真基准,用于评估需要在室内外无缝导航的机器人。它包含 100 个室内场景、50 个室外场景和 50 个室内外过渡场景,共 10,000 个任务片段,涵盖三种导航任务。零样本实验表明,当前最先进的智能体仍难以应对跨上下文导航,尤其是从室外到室内外场景的适应。

来源arXiv Robotics作者: Junzhe Wu, Yue Hu, Zeyu Han, Po-Hsun Chang, Yinan Dong, Behrad Rabiei, Maani Ghaffari

NavVerse 是一个全新的物理仿真基准,旨在评估机器人在连续运行中从室内导航到室外的能力。在配送、校园和应急响应等场景中,机器人常常需要在一段连续的任务中从建筑物内部走到街道上。然而,现有的基准通常将室内和室外导航分开评估,并且许多基准忽略了实际的机器人执行过程,导致出口寻找、边界穿越、环境适应以及运动动力学失败等问题未被充分探索。NavVerse 的提出正是为了填补这一空白,为研究者提供一个统一、物理真实的评估平台。

该基准由 100 个室内场景、50 个城市室外场景和 50 个室内外过渡场景组成,总共包含 10,000 个任务片段。这些任务分为三种类型:目标导航(ObjectNav),要求智能体找到指定物体;视觉语言导航(VLN),根据自然语言指令到达目标;以及地点导航(PlaceNav),搜索语义化的兴趣点,例如餐厅或银行。智能体的表现通过可执行的机器人接口进行评估,评价指标包括任务成功率、路径效率和安全指标。

研究人员在零样本设置下测试了多种基线方法,包括强化学习(RL)、视觉语言动作模型(VLA)和模块化方法。实验结果表明,当前最先进的智能体还远远不能解决跨上下文导航问题。端到端 VLA 模型在零样本场景中取得了最高的成功率,而模块化方法则展现了最强的安全性。值得注意的是,在地点导航任务中,从纯室外场景到室内外过渡场景时,所有智能体的性能都出现了明显下降,这表明环境适应仍然是主要的瓶颈。此外,研究还揭示了出口寻找和边界穿越等具体挑战,为后续研究指明了方向。

NavVerse 为研究室内外无缝导航提供了一个标准化的平台,有望推动该领域的发展,使机器人能够更稳健地应对现实世界中的跨上下文导航挑战。未来工作可能包括提高适应能力、优化安全与效率的平衡,以及扩展更多样化的场景。该基准的发布将促进更鲁棒的机器人导航系统的开发。