最新：仿人机器人的 4 个 AI 训练思路

以谷歌 PaLM-E 为里程碑，机器人类人操作领域诞生了一系列全新的 AI 方法。这段时间以来，各大公司和高校又不断贡献了创新的训练思路，今天总结几个当下主流方法。

从终局来看，哪种训练方法会成为主流，今天还不好下结论。短期内，大概率各路径会mix together，即各家公司融合多种训练方法，互补数据，最终找到最适合自己业务场景的 AI 路径。

下文重点介绍以下4路径，从最传统到最前沿排序为：

1. 虚拟环境中仿真（sim2real）
2. 动捕+遥操作（tele-operation）
3. 模仿学习（mimic play）
4. 积累机器人动作库，大模型调度小模型（VLM）

以下为各路径优势劣势一览表：

1. 虚拟环境中仿真（sim2real）

代表公司：英伟达

优势：训练成本低

劣势：仿真数据和真实物理数据偏差大

英伟达于 ITF World 2023 展示了几条具身智能的落地思路，包括机器人训练、自动驾驶、更智能的语音助手。

其中，多模态具身AI系统 Vima 是英伟达 2022 年底与斯坦福李飞飞合作的研究成果 (https://vimalabs.github.io)。该模型基于transformer，输入自然语言、或自然语言+图片、或自然语言 + 视频序列，完成仿真控制。

但这一成果暴露的局限性在于，机器人只做拾取和放置任务太简单，且仿真环境下的被操作对象非常清晰，不能保证真实环境中成功率。

除了机械臂，灵巧手也有类似的训练方法。前段时间于伦敦举办的机器人顶会 ICRA 上，也有团队展示了在虚拟环境中训练灵巧手、采集数据。

他们为 ShadowHand 生成了大规模仿真数据集 DexGraspNet，包含133类5355个物体的132万抓取数据，在数量和质量上优于现有灵巧手抓取数据集。

2. 动捕、遥操作（tele-operation）

通过VR+动捕设备，将人的动作直接迁移到机器人身上。本届 ICRA 机器人顶会上，也多次出现了这一方法。

代表公司：Tesla等多家人形机器人公司、腾讯Robotics X

优势：相对主流、直接有效的方法，尤其适合人形机器人使用

劣势：数据采集成本高，需要真人实时控制，无法真正实现机器替人

不只是双足，四足机器人也可以使用此方法。腾讯 Robotics X 最近发布了基于真狗的动捕思路，可以看到四足机器人明显的运动能力提升。

步骤如下：

Step1：动捕采集真狗运动数据；

‍Step2：虚拟环境下训练；学习策略层面知识的网络参数，增加思考、判断能力；

Step3：实现灵巧的运动能力、更强的决策力。

3. 模仿学习（mimic play）

真人在机器人面前演示动作，机器人观察后，直接迁移到自己本体上完成任务。

代表公司/团队：英伟达、斯坦福、CMU

优势：可泛化性强，最适合家用场景，直接迁移人的动作，例如打开抽屉、拧开瓶盖这种零散动作，将不需要逐一为机器人编程。

劣势：学界诞生的方法，科研团队仅试验过少量简单、家用场景，泛化后的可靠性不能保证。

英伟达+斯坦福论文：MimicPlay: Long-Horizon Imitation Learning by Watching Human Play https://mimic-play.github.io

CMU论文：Human-to-Robot Imitation in the Wild https://human2robot.github.io

像婴儿学习走路一样，这一模型会先将人类四肢动作、躯干动作抽象出来，配合观察被操作物体的移动方式，再投射到机器人本体上。

计算机械臂、夹爪、底盘应当如何配合，再通过反复与物体交互，最终实践出适应于该种本体形态的机器人控制模式。

4. 积累机器人动作库，大模型调度小模型（VLM, visual language model）

代表公司：Google Everyday Robot / Google Deepmind

优势：能形成细分场景的数据壁垒；动作库积累后，无需反复训练，在标准化流程场景中实操效率高。

这是机器人领域最前沿的训练方法，也是和大模型时代融合最深入的。Google 的训练进展尤其值得关注，除了较早之前发布的Say-Can、PaLM-E，在刚刚过去的2-3周，该团队也发表了一系列训练上的思路迭代，很值得参考：Reward Translator、RoboCat。

风险和难点：

1. 目前执行速度较慢，与大模型在云端或边缘侧部署策略有关，参考PaLM-E 论文中的视频是4倍加速。
2. 执行成功率有待提高，参考谷歌 Say-Can，目前多模态并用的准确率可以实现 80%-90% 的成功率。
3. 数据获取难度较大：

- ToB路线，Tesla可以在自家工厂任意收集生产数据，但如果是第三方智能机器人提供商，要如何界定可收集生产数据的维度？工厂和流水线大概率很难允许数据出厂，那是否存在换个客户，就要重新fine-tune一套小模型的商务难点？
- ToC路线同理，家用环境数据、交互数据将被允许收集到什么程度，才能避免侵犯客户隐私？

最后，在大小模型耦合的技术路径上，创业公司未来的核心竞争力可能在于：针对场景，开发自己的小模型动作库，形成数据壁垒。