TOOLCAD: Exploring Tool-Using Large Language Models in Text-to-CAD Generation with Reinforcement Learning

arXiv cs.CL / 4/10/2026

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Key Points

  • 提案手法ToolCADは、テキストからCAD生成を行う際にLLMを「ツールを使うエージェント」としてCADエンジンと最適に相互作用させるためのエージェント型フレームワークを提示している。
  • LLMの推論とツール併用の振る舞いを検証・ロールアウトするために、インタラクティブな「CADモデリング・ジム」を導入し、ハイブリッドなフィードバックと人間監督を取り入れた学習・評価を行う。
  • オンライン・カリキュラム強化学習により、エンドツーエンドのポストトレーニングでLLMエージェントに洗練されたCAD-CoT(CAD Modeling Chain of Thought)を引き出させ、熟練したツール使用エージェントへ進化させる戦略が示されている。
  • 実験の結果、ToolCADはオープンソースLLMをCADツール使用エージェントへ適用・学習するギャップを埋め、プロプライエタリ(独自)モデルと同等レベルの性能に到達しうることを報告している。

Abstract

Computer-Aided Design (CAD) is an expert-level task that relies on long-horizon reasoning and coherent modeling actions. Large Language Models (LLMs) have shown remarkable advancements in enabling language agents to tackle real-world tasks. Notably, there has been no investigation into how tool-using LLMs optimally interact with CAD engines, hindering the emergence of LLM-based agentic text-to-CAD modeling systems. We propose ToolCAD, a novel agentic CAD framework deploying LLMs as tool-using agents for text-to-CAD generation. Furthermore, we introduce an interactive CAD modeling gym to rollout reasoning and tool-augmented interaction trajectories with the CAD engine, incorporating hybrid feedback and human supervision. Meanwhile, an end-to-end post-training strategy is presented to enable the LLM agent to elicit refined CAD Modeling Chain of Thought (CAD-CoT) and evolve into proficient CAD tool-using agents via online curriculum reinforcement learning. Our findings demonstrate ToolCAD fills the gap in adopting and training open-source LLMs for CAD tool-using agents, enabling them to perform comparably to proprietary models, paving the way for more accessible and robust autonomous text-to-CAD modeling systems.