人类视频也能教机器人:港科大(广州)TS-WAM实机成功率72.5%,超过pi0.5
这篇预印本让机器人在动手之前先预测动作会让画面发生什么变化,结果在陌生环境下明显更稳。它还能把成本低廉的人类视频混入训练,为降低数据成本提供了一条路径。
视觉语言动作(VLA)策略如果学会预测自身动作的视觉后果,并在一次训练中同时使用机器人示教数据和无动作标注的人类视频,能否变得更鲁棒?
多数VLA策略直接把相机画面和指令映射为从机器人示教中学到的电机指令,内部没有对动作后果的显式预测,难以利用规模大得多的无动作人类视频,也容易对示教时的具体条件过拟合。
LAPA、UniVLA等潜在动作方法从视频帧间变化中学习紧凑编码,WorldVLA、VLA-JEPA等世界模型类VLA预测未来状态。但它们大多先单独预训练潜在动作模型或世界模型,再微调成机器人策略,计算开销更大,也无法保证学到的编码真正有助于最终的动作输出。
TS-WAM端到端联合训练。学生视觉语言模型只看当前画面和指令,预测潜在动作;以滑动平均更新的教师副本额外看到下一帧,提供监督目标,作者称之为vlm-jepa。随后一个小型解码器预测冻结的DINOv3图像特征在该潜在动作下如何变化,流匹配动作头再依据预测出的未来特征生成动作。人类视频训练潜在动作和预测模块,机器人数据还训练动作头。部署时去掉教师分支。
实机测试中(每个任务和条件各20次),TS-WAM在Franka Research 3的两项任务和配备灵巧手的双臂人形机器人RevoTron的两项任务上平均成功率72.5%,pi0.5为55.0%;在12个分布外组合中全部领先,平均62.9%对35.0%。从常规场景到变化场景,TS-WAM成功率下降9.6个百分点,pi0.5下降20.0个百分点。仿真方面,LIBERO为97.0%(pi0.5为96.9%),SimplerEnv为63.8%(RoboVLMs为51.4%),LIBERO-Plus零样本迁移为75.7%,比VLA-JEPA的62.9%高12.8个百分点。去掉人类视频后LIBERO-Plus降至64.8%,去掉师生结构降至61.0%。训练使用4张A100,推理在单张RTX 4090上以30Hz运行。
这是一篇预印本。作者承认教师分支增加训练显存,把预测特征接入动作头会拖慢收敛。标准LIBERO上相对pi0.5只高0.1个百分点,优势主要体现在鲁棒性测试。实机对比只有pi0.5一个基线,每格20次;论文未说明使用了多少小时人类视频,也未说明是否开源代码。解码器只预测一步,并非长时程模拟器。
对正在把VLA推向工厂和家庭的国内人形机器人企业而言,灯光和杂物与示教不一致是量产落地的核心难题,宇树、智元等厂商以及Physical Intelligence、Figure都绕不开。以约7B模型六分之一的参数量承受场景变化,并用廉价人类视频学习,意味着每个落地任务的数据采集和算力成本有望下降。若在更多本体和更长任务上得到验证,“在策略内部预测下一画面”的做法可能在一到两年内进入商用软件栈。
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