MEKAWIRE
进阶arXiv

单段人类视频引导的视觉语言动作模型适配

Qi Chen, Yuwei Wu, Quan Chen, Kunpeng Gao, Jin Chen, Che Sun, Zhi Gao, Yunde JiaBeijing Institute of Technology, Shenzhen MSU-BIT University, AInnovation Technology Group
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给pi0.5机器人策略看一段人类视频,就让其在26个未见过的RoboTwin仿真任务上的平均成功率从10.5%升至29.5%,最难的两组任务分别从2.5%升至29.0%、从4.0%升至20.7%,且新任务不需要机器人示范或微调。北京理工大学与创新奇智在预印本中将该方法命名为CapPro;直接把视频塞进模型反而让结果变差。

研究问题

预训练的视觉语言动作策略,能否仅凭一段人类操作视频,在没有机器人示范和额外训练的情况下完成从未学过的操作任务?

问题

pi0.5等VLA模型能胜任训练过的任务,一旦超出范围就明显失效。教会新任务通常要采集机器人示范并微调,客户每增加一道工序都要付出人工和算力。人类视频拍摄成本低得多,但冗长重复、视角不同,人与机器人的手臂和手部结构也不同,无法直接照搬动作。

既有方法

以往研究用人类视频做表征预训练,或提取轨迹和手部姿态再重定向,或要求每个新任务提供配套机器人数据。最省事的做法是把视频token直接放入策略上下文,本文将其作为基线Direct Video Prefix进行测试。

新方法

CapPro由两部分组成。阶段感知视频模块从人类视频中取8帧,每帧保留32个学习选出的视觉token(作者称该选择器为GridS),并训练4个查询token预测任务各阶段的描述文字,使表征聚焦每个阶段发生了什么。视频条件适配模块再把压缩后的视频token和经门控的查询token送入pi0.5的动作条件上下文。视频告诉策略做什么、按什么顺序做,手臂如何运动仍由策略自身的动作专家决定。训练对pi0.5的20亿参数视觉语言主干和3亿参数动作专家使用LoRA,13个源任务每个使用50条干净轨迹和500条随机化轨迹。

结果

在RoboTwin上,按干净和随机化设置各100次试验取平均,CapPro在全部39个任务上达到42.6%,同等数据和预算训练的pi0.5为28.4%。源任务从64.4%升至68.9%。未见任务中,近似变体从34.5%升至44.8%,涉及新物体或新用法的任务从2.5%升至29.0%,组合任务从4.0%升至20.7%;论文报告26个未见任务平均29.5%,按任务数加权,MEKAWIRE计算pi0.5为10.5%。Direct Video Prefix整体降至19.1%,源任务降至43.5%,低于基线。去掉分阶段描述后源任务升至76.5%,但未见任务平均跌至12.7%,说明阶段描述是视频能够迁移的关键。

局限

这是一篇预印本,且第1版并不完整。真实机器人表格中7个任务、每个5次试验的结果只填了一列(叠裤子和工件分拣均为0/5),无法读出CapPro与pi0.5的实机对比;我们阅读的章节也未说明所用机器人型号。消融表7行中有5行为空。核心数据均来自仿真。即使提供视频,最难任务组的成功率也只有20.7%至29.0%,距离部署很远,作者也承认这一点。示范视频是为目标任务录制的第一视角人类视频,而非任意网络视频。

产业影响

如果客户拍一次工人操作就能教会机器人新工序,工厂和仓库增加任务的成本会大幅下降,商业意义明确。作为基础模型的Physical Intelligence pi0.5也是中美大量实验室的起点,这类附加方法传播很快。对共同作者、港股上市的创新奇智而言,这项工作契合其向工业物理AI延伸的方向;智元、银河通用等国内具身智能企业同样在追求少样本任务扩展。但从数据看,目前只对小幅任务变化有效。预计两到三年内单视频教学仍停留在实验室阶段,并会先用于已训练任务的近似变体。

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