研究#跑分#模型训练

哈工大(深圳)SkeLAM:约 10 小时机器人数据训世界模型,一段人手视频零样本迁移到机械臂

SkeLAM 从 Cosmos 官方权重出发、未做大规模交互预训练,约 10 小时机器人数据训世界模型,DROID 8 项指标 7 项第一。

工业机械臂的双夹爪悬在装满粉色工件的托盘上方,正要拾取其中一件

SkeLAM 是一个骨架监督的潜在动作世界模型,出自哈尔滨工业大学(深圳)、新加坡国立大学 Show Lab 与平安科技的六人团队,论文 2026 年 10 月 22 日提交 arXiv(2610.31474,cs.RO)。它从官方 Cosmos-Predict2.5-2B 视频世界模型的预训练权重出发,用约 10 小时机器人交互数据训练(项目页口径),没有像最强基线 DreamDojo 那样做额外的大规模交互预训练,在 DROID 基准 8 项指标里拿下 7 项第一,还能把一段 UniSkill 人手演示视频直接变成机械臂的后续画面,迁移阶段一个参数都不改。机器之心 10 月 27 日的中文技术解读目前是中文圈对这篇论文的主要报道。

要点

  • 对最强基线 DreamDojo,SkeLAM 把末端轨迹误差(ADE)从 51.11 像素降到 41.15 像素(−19.5%),LPIPS 从 0.1473 降到 0.1310(−11.1%),四个视觉保真指标全部领先。
  • 唯一失守的方向准确率(direction F1)0.5465,低于 Ctrl-World 的 0.5888 和 OSCAR 的 0.5810,这组对比数字项目页自己列出。
  • 零样本迁移只有定性证据:两组 UniSkill 人手演示示例(推毛巾向下、抽纸向上),项目页写明这些例子「不构成任务完成或广泛迁移性能的证据」,论文的评估是「两个示例考察的是可见的运动对应关系,而非任务完成或跨任意视角与形态的可靠迁移」。

背景

潜在动作模型(latent action model)从无标注视频里学动力学:把相邻两帧的画面变化编码成「代理动作」,世界模型据此预测下一步,不依赖机器人真值动作标注。代价是隐向量里混着两类东西——机器人自己的运动,以及物体被带动、布料变形之类的场景响应——动作条件因此对不上真实控制量。骨架监督这条线此前有 OSCAR 走过,SkeLAM 的骨架数据也直接沿用 OSCAR 的预处理管线。

数据效率是今年秋天机器人学习多条路线的共同主题。杨立昆署名的 H-JEPA 论文 10 月 5 日提交 arXiv,同样从视频学世界模型,把 Visual AntMaze 成功率从 18% 提到 73%;更早的 RoboColiseum 四模型横评和 R²SI 登顶 RoboDojo都在量「模型离真机执行还有多远」。SkeLAM 压的是另一个变量:训练一个可用的动作条件世界模型,到底需要多少机器人数据。

方法拆解

SkeLAM 把每段视频过渡的隐动作拆成两个 32 维向量:运动分量由机器人骨架监督,残差分量装剩下的视觉动态。骨架信号沿用 OSCAR 的做法,用预渲染的骨架图做监督信号。

三个机制把骨架和画面绑在一起。跨模态交换重建把 RGB 运动分量换成配对骨架隐向量的后验均值,保留残差,要求同一个解码器重建出同一帧下一画面,骨架分支冻结、梯度只走残差。分支丢弃(branch dropout)针对的问题是残差用到了部署时拿不到的未来帧:训练时按整条分支随机丢运动或残差输入,四种组合各占一定概率,让模型学会只用当前帧加运动分量做预测,推理时残差输入直接置零。最后是一个轻量 MLP 适配器(7→256→256→32),把 7 维机器人状态增量映射进运动隐空间:先用 2K 步只训适配器、世界模型固定,再接着做 30K 步动作条件生成微调,论文写明这一步微调的是完整的世界模型骨干(Table 5 列 Full DiT 为 trainable),全程冻结的是 RGB 编码器。

成绩与短板

论文主表在 DROID 上对 11 个基线跑 400 段测试视频(1 帧观测加 12 帧预测,480×640),报 8 个指标:PSNR、SSIM、LPIPS、MSE 四项视觉保真,加 ADE、方向 F1、幅度 L1、幅度相关四项运动指标,SkeLAM 在 7 项上排第一。主要方法对比如下(全表见项目页):

方法控制方式PSNR↑SSIM↑LPIPS↓ADE↓(px)方向 F1↑
TesserAct文本参考15.080.74000.256183.760.2950
IRASim动作嵌入11.550.41370.599367.110.2616
Ctrl-World动作嵌入16.340.59100.402942.960.5888
Cosmos3动作嵌入16.980.76300.218667.230.3278
OSCAR骨架12.570.44710.478843.740.5810
DreamDojo†机器人动作18.910.80570.147351.110.4989
CD-LAM†动作转隐变量18.340.79100.158653.900.4903
SkeLAM动作转运动隐变量19.350.83400.131041.150.5465

表里的 † 是论文对「做过大规模交互预训练」的标记,DreamDojo 和 CD-LAM 带这个记号,SkeLAM 没带。对比最强基线 DreamDojo 时,SkeLAM 用更少的机器人数据拿下了更高的视觉保真和更低的轨迹误差。

方向 F1 是 8 项里唯一没拿下的:0.5465,低于 Ctrl-World 的 0.5888 和 OSCAR 的 0.5810。OSCAR 同样用骨架做输入,这个对比提示骨架信号的用法还有分歧空间。

世界模型之外,论文还测了「用 SkeLAM 给策略打分」:7 个策略、15 场 RoboArena、105 个回合(9 次真机成功、96 次失败),预测成功率的平衡准确率 63.02%,成功召回率 33.33%,成功率平均绝对误差从 Cosmos-Predict2.5 基线的 7.62 个百分点降到 4.76 个百分点。这一节跑的是录制动作回放,论文写明闭环策略评估是未来工作。

零样本跨形态迁移

迁移实验用 UniSkill 的人手演示视频。所有参数冻结,RGB 编码器从人手视频里抽出隐动作序列,绕过动作适配器直接喂给世界模型,从机器人自己的初始观测出发生成后续画面。论文给了两组示例:人手把毛巾向下推,生成的机械臂向下够;人手向上抽纸巾,机械臂向上动。对照的 DreamDojo 在两个例子里末端位移都很小。

对这两组示例,论文的评估是「人导出的隐动作能引导机器人运动,尽管形态与场景外观不同」——这是定性证据;附录写得更直白:「两个示例考察的是可见的运动对应关系,而非任务完成或跨任意视角与形态的可靠迁移」。项目页的版本是这些例子「不构成任务完成或广泛迁移性能的证据」。没有成功率数字,也没有多视角或更多本体的测试;「局部夹爪误差」那句提醒出现在世界模型定性结果一节(Fig. 3 讨论),本轮迁移示例没有附带这类说明。

编辑判断

对被数据量卡住的机器人团队,这篇论文的说服力在「约 10 小时数据、从官方 Cosmos-Predict2.5-2B 权重出发、没有额外大规模交互预训练」这个组合拿下了视觉保真和轨迹误差的主榜,骨架监督把「动作」钉在机器人自己的运动学上,做动作条件世界模型的团队可以把骨架监督和分支丢弃当配方借鉴。训练本身分三段走:先训隐动作编码,再训适配器(世界模型固定),最后 30K 步全骨干微调——骨干并没有冻结,冻结的是 RGB 编码器。跳过去看的理由也有三条:代码没有发布,项目页只挂论文、视频和 BibTeX;零样本迁移只有两组定性示例;「约 10 小时」是项目页口径,论文正文按视频段数计(第一阶段 60,000 段、后续每阶段 45,358 段),两种口径的换算论文没写。想直接上手,目前只能等作者放代码。

两条引用边界:机器之心 10 月 27 日解读的团队介绍写的是「来自哈尔滨工业大学(深圳)、新加坡国立大学 Show Lab 等机构」,作者简介另提到 Yuxin Jiang 是新国大与 A*STAR 博士生;平安科技两位署名作者(Jianzong Wang,以及同时在哈工大(深圳)与平安科技挂名的 Jiayi Lin)只在论文与项目页出现。中文圈可见报道以机器之心这篇为主,搜狐、新浪财经当日转载同稿,无独立英文报道。本条数字已与论文 HTML 版、项目页全表和机器之心解读逐项核对。