TalkToWalk

Bakalárska práca · úvodná prezentácia

TalkToWalk

Vizuálna navigácia humanoidného robota podľa textových inštrukcií

Autor
Dávid Moniš
Školiteľ
RNDr. Andrej Lúčny, PhD.
Pracovisko
FMFI UK, Katedra aplikovanej informatiky
Rok
2026/2027

01 · Úloha

Povedať robotovi cestu tak ako človeku

Pôdorys chodieb s trasou, ktorú má robot prejsť podľa textu Štart
Ilustrácia cieľovej úlohy, nie záznam skutočného pokusu.

Inštrukcia pre robota

  1. Choď rovno.
  2. Na ďalšej križovatke doprava,
  3. potom znova doprava,
  4. rovno,
  5. doprava,
  6. doprava
  7. a zastav tam, kde si začal.
  • Vstup: len kamera a text
  • Skutočná budova
  • Bez kolízií

02 · Problematika

VLA model: vidí, číta a koná

Vision

Obraz z kamery

Language

Textová inštrukcia

Jedna neurónová sieť

Vision-Language-Action model

Action

Pohyb robota

  • GR00T N1 od NVIDIE je otvorený VLA model pre humanoidy. Pomalá časť (VLM) pochopí scénu a úlohu, rýchla časť (diffusion transformer) generuje pohyby. [1]
  • Háčik: takéto modely sa učili hlavne manipuláciu rukami. Ja potrebujem chôdzu po budove podľa textu.
  • Dá sa to: ViNT ukázal, že predtrénovaný model sa dá lacno doladiť na nové prostredie aj na slovné pokyny. FocusNav ukázal nekolíznu navigáciu priamo na G1. [3] [2]

03 · Robot

Unitree G1: model rozhoduje, kontrolér kráča

1,05 m kamera, 15° dole LiDAR
  • 29 kĺbov
  • 1,32 m výška
  • RGB kamera na hrudi
  • LiDAR a Jetson

move.py → Move(vx, vy, vyaw)

vx
dopredu a dozadu, najviac 0,4 m/s
vy
do strán, najviac 0,3 m/s
vyaw
otáčanie, najviac 0,6 rad/s

Rovnováhu a kroky rieši kontrolér od Unitree. Môj model hovorí len kam a ako rýchlo. Skript move.py je na robote overený.

04 · Návrh riešenia

Od obrazu k chôdzi

Vstup

Kamera

RGB snímka 640 × 360

Vstup

Text

aktuálny úsek trasy

Model

Doladený VLM / VLA

s výstupnou hlavou

Výstup

(vx, vy, vyaw)

príkaz na pohyb

Výstup

Križovatka?

áno / nie

Poistka

move.py + LiDAR

limity, brzda pred prekážkou

Robot

Kontrolér G1

kroky a rovnováha

  • Rovnaké rozhranie v simulácii aj na skutočnom robote.
  • Model beží na notebooku s RTX 5090, robot je klient.

05 · Voľba modelu

Dve možnosti, medzi ktorými sa rozhodujem

A

GR00T N1.7

hotový VLA model od NVIDIE

  • Presne podľa zadania, existujú verzie pre G1.
  • Akčná časť je už natrénovaná na robotoch.
  • Na 24 GB sa dá doladiť len malá časť modelu.
B

Qwen3.5 2B + vlastná hlava

VLM, ku ktorému pridám malú výstupnú hlavu

  • Hlava vracia priamo (vx, vy, vyaw), teda vstup pre move.py.
  • Tréning cez LoRA sa na 24 GB zmestí s rezervou.
  • Akčnú časť musím natrénovať od nuly.
Namerané na notebooku s RTX 5090 (24 GB)
A · GR00T N1.7B · Qwen3.5 2B
Parametre3,14 mld.2,21 mld.
Jeden krok158 ms (6 Hz)50 ms (20 Hz)
Pamäť pri behu6,9 GB4,2 GB
Doladenie22,6 GB, len projektor9,7 GB, LoRA

GR00T N1.7 má v sebe tiež VLM z rodiny Qwen. Začínam možnosťou B, lebo je jednoduchšia. GR00T ostáva v hre.

06 · Trasa a križovatky

Trasa je zoznam rozhodnutí na križovatkách

Čo je križovatka

Miesto, kde sa robot musí naozaj rozhodnúť:

  1. dá sa pokračovať aspoň dvoma smermi, alebo
  2. nedá sa ísť rovno.
  • Bočná chodba
  • Kríženie
  • Roh

Ako robot vie, kde v trase je

  1. 1Choď rovno.
  2. 2Na ďalšej križovatke doprava.
  3. 3Potom znova doprava.
  4. 4Zastav.

Model dostane vždy len aktuálny úsek. Keď hlava ohlási križovatku, robot príkaz vykoná a na vstup ide ďalší úsek.

Toto je môj návrh, nie hotová vec. Rozpoznávanie križovatiek je preto prvá vec, ktorú trénujem.

07 · Simulácia a dáta

Najprv simulácia, potom skutočná chodba

Ilustrácia. Generátor pozná polohu každej križovatky.
  1. 1

    Mapy v Isaac Sim

    Generátor náhodných poschodí, najväčšie má asi 100 × 100 m a vyše 50 chodieb. Ku každej mape vznikne aj súbor so správnymi odpoveďami.

  2. 2

    Dáta „kde som“

    Robot prejde mapu, ukladám snímky z kamery a značky. Model testujem na mape, ktorú nikdy nevidel.

  3. 3

    Skutočný robot

    Trasy prejdené pri ručnom ovládaní. Tam, kde sa model mýli, ho opravím a opravy idú späť do tréningu.

08 · Spätná väzba

LiDAR a človek ako poistka aj učiteľ

LiDAR

  • Prekážka bližšie ako asi 0,5 m v smere pohybu: rýchlosť tým smerom sa vynuluje.
  • Keď dáta z LiDARu neprídu, robot zastane.
  • V simulácii pokusy s nárazom z dát vyradím.

Človek

  • Robota viem kedykoľvek prevziať klávesnicou.
  • Moje opravy ukazujú modelu, ako vyzerá správny prechod.
  • Príkaz platí len 1 s. Keď model alebo sieť vypadne, robot sám zastane.

09 · Stav a plán

Čo je hotové a čo ma čaká

  1. Hotovo

    Rešerš a zadanie

    Tri kľúčové články, téma schválená v októbri 2026.

  2. Hotovo

    Ovládanie robota

    move.py, kamera, režimy robota.

  3. Hotovo

    Simulácia

    G1 s kamerou v Isaac Sim, generátory máp.

  4. Hotovo

    Meranie modelov

    Pamäť a rýchlosť oboch kandidátov.

  5. Teraz

    Prvý tréning

    Model sa učí spoznať, kde je: križovatka a typ miesta.

  6. Ďalej

    Chôdza v simulácii

    Robot ide podľa výstupu modelu, ochrana z LiDARu.

  7. Ďalej

    Skutočný robot

    Zber dát, doladenie a test na chodbách fakulty.

  8. Jar 2027

    Text práce

    Vyhodnotenie a odovzdanie.

10 · Úskalia

Kde to môže zlyhať

  • Simulácia nie je realita

    Model zo simulácie nemusí fungovať na skutočnej kamere. Pomôcť majú reálne dáta a náhodné textúry a svetlo.

  • Pamäť grafickej karty

    GR00T sa na 24 GB nedá doladiť celý. Preto zvažujem menší model.

  • Výpočet mimo robota

    Jetson v robotovi má starý systém. Model beží na notebooku cez Wi-Fi, čo znamená oneskorenie.

  • Križovatiek je málo

    Robot ide väčšinu času rovno chodbou. Dáta musím vyvážiť.

  • Stratená trasa

    Keď model križovatku prehliadne alebo ju započíta dvakrát, pokazí sa celý zvyšok trasy.

  • Bezpečnosť

    Humanoid môže spadnúť alebo do niekoho naraziť. Preto nízke rýchlosti a brzda z LiDARu.

Zhrnutie

Ďakujem za pozornosť

  • Úloha: G1 prejde trasu opísanú textom, len podľa kamery a bez kolízií.
  • Ako: doladený model dáva (vx, vy, vyaw) a hlási križovatky, chôdzu rieši kontrolér robota.
  • Stav: robot, simulácia a merania sú pripravené, začínam trénovať.