Word2Wave: Language Driven Mission Programming for Efficient Subsea Deployments of Marine Robots

要約

このペーパーでは、自律水中車両（AUV）の動的ミッションプログラミングのための言語ベースのインターフェイスの設計と開発について説明します。
提案されている「Word2Wave」（W2W）フレームワークは、リモート海底ミッション用のAUVのインタラクティブなプログラミングとパラメーター構成を可能にします。
W2Wフレームワークには、次のものが含まれます。（i）効率的な言語間マッピングのための一連の新しい言語ルールとコマンド構造。
（ii）データ生成をトレーニングするためのGPTベースのプロンプトエンジニアリングモジュール。
（iii）人間の音声またはテキストからのミッションコマンド生成のための小さな言語モデル（SLM）ベースのシーケンスからシーケンス学習パイプライン。
（iv）2Dミッションマップの視覚化とヒューマンマシンのインターフェースのための新しいユーザーインターフェイス。
提案されている学習パイプラインは、処理された言語データから言語間マッピングを効果的に学習できるT5-Smallという名前のSLMを適応させ、堅牢で効率的なパフォーマンスを提供します。
最先端のベンチマーク評価に加えて、ユーザーインタラクション調査を実施して、商用AUVプログラミングインターフェイスよりもW2Wの有効性を実証します。
参加者全体で、W2Wベースのプログラミングには、従来のインターフェイスと比較して、ミッションプログラミングに10 \％未満の時間が必要でした。
これは、76.25のユーザビリティスコアを持つ海底ミッションプログラミングのよりシンプルで自然なパラダイムであると考えられています。
W2Wは、効率的な海底展開のためのハンズフリーAUVミッションプログラミングに関する有望な将来の研究の機会を開きます。

要約(オリジナル)

This paper explores the design and development of a language-based interface for dynamic mission programming of autonomous underwater vehicles (AUVs). The proposed `Word2Wave’ (W2W) framework enables interactive programming and parameter configuration of AUVs for remote subsea missions. The W2W framework includes: (i) a set of novel language rules and command structures for efficient language-to-mission mapping; (ii) a GPT-based prompt engineering module for training data generation; (iii) a small language model (SLM)-based sequence-to-sequence learning pipeline for mission command generation from human speech or text; and (iv) a novel user interface for 2D mission map visualization and human-machine interfacing. The proposed learning pipeline adapts an SLM named T5-Small that can learn language-to-mission mapping from processed language data effectively, providing robust and efficient performance. In addition to a benchmark evaluation with state-of-the-art, we conduct a user interaction study to demonstrate the effectiveness of W2W over commercial AUV programming interfaces. Across participants, W2W-based programming required less than 10\% time for mission programming compared to traditional interfaces; it is deemed to be a simpler and more natural paradigm for subsea mission programming with a usability score of 76.25. W2W opens up promising future research opportunities on hands-free AUV mission programming for efficient subsea deployments.

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