智源社区 2024年09月12日
机器人也会系鞋带了!斯坦福团队用模仿学习赋予机器人新技能丨已开源
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斯坦福大学的研究团队发布了全球首个机器人自主系鞋带的演示视频,名为Aloha2的机器人不仅可以系鞋带,还能挂衣服、拧齿轮、收拾厨房,甚至可以给“同事”换不同用途的配件。Aloha2的训练基于模仿学习,研究人员收集了2.6万个示范数据进行大规模训练,最终实现了99%的成功率。

😄 Aloha2机器人能够执行更加轻巧、复杂的任务,例如系鞋带、挂衣服、拧齿轮、收拾厨房等,展示了机器人灵巧操作能力的提升。

🤖 Aloha2的训练基于模仿学习,研究人员收集了2.6万个示范数据进行大规模训练,证明了模仿学习在机器人操控领域的有效性。

🚀 该研究团队已经开源了Aloha2的所有硬件设计,并提供详细的教程和模拟模型,为研究人员和开发者提供便利,推动双手操作研究的发展。

🙌 Aloha2机器人展现了机器人技术在日常生活中的应用潜力,未来有望在更多领域发挥作用,为人类生活带来便利。

💪 实验的总体成功率很高,证明了模仿学习可能是实现高精度机器人操控的有效途径。

斯坦福年初刚教完机器人炒菜,现在又教机器人系鞋带

他们还发布了全球首个机器人自主系鞋带演示视频:

与之前的炒菜版1.0相比,这个版本的它可以执行更加轻巧、复杂的任务。

评论区的网友也是一片夸夸:

网友一:小手怪巧的,我系鞋带都没他系的好!

网友二:OMG!是个好东西!量产!

网友三:可爱捏!它甚至会打蝴蝶结!

小手怪巧的

除了系鞋带,视频中的Aloha 2机器人还会挂衣服、拧齿轮、收拾厨房,甚至是给“同事”换不同用途的配件。

咱们一起来看一下它的表现~

先是挂衣服。演示视频中,Aloha 2先是乖乖的把衣服摆好,然后一气呵成地就把衣服套在了衣架上(它甚至知道抵一下防止衣服掉落)

数据库中的没有的衣服类型也可以挂。

拧齿轮的测试中,它的表现也不错。成功地把三个塑料齿轮插进了一个带摩擦力的插座,完美咬合。

“收拾厨房”的环节:Aloha 2乖乖地把桌面散落的餐具规整到一起,摆放整齐。

到了给“同事”换配件的时候,也是一气呵成。先摘下旧的,再拿起新的对准后安上!

怎么学会的

为了训练Aloha 2机器人,研究团队使用扩散策略进行大规模训练,共在5个任务中收集2.6万个示范数据。

值得一提的是,他们的训练仅仅是基于模仿学习的方法,并不涉及强化学习。

而Aloha 2机器人的神经网络架构则是参考了ACT模型,没有用到条件VAE编码器(变分自动编码器)

他们具体是这么做的

研究人员给嵌入加了个位置嵌入,然后喂了一个8500万的Transformer编码器,之后用双向注意力进行解码,就得到了观察结果的潜在嵌入。

这些潜在的东西再传给一个5500万参数且带双向注意力的Transformer编码器。

解码器的输入是个50x14的张量,就是一个带位置信息的噪声动作块。这些嵌入跟观察编码器的潜在嵌入和时间步(用独热向量表示)进行交叉注意力。

解码器最后输出一个50x512的维度,然后用线性层映射成50x14,这就是对接下来50个动作的预测噪声。

基础模型总共有2.17亿个可学习的参数。小模型的话,研究人员用1700万的编码器和3700万的解码器,总共1.5亿参数。

训练时,研究人员基于JAX框架,在64个TPUv5e上并行训练,批量大小256,总共进行了200万步的训练。

并且使用带权重衰减的Adam优化器,权重衰减是0.001,线性学习率预热5000步,之后保持恒定速率为1e-4

最终结果如下:

研究人员对最终的结果很满意,发文感叹:

实验的总体成功率很高!模仿学习可能是实现99%成功率的有效途径!

One more thing

Aloha 2的研究团队主要由DeepMind和斯坦福研究小组组成。

Aloha 2是对原始Aloha系统的增强版本,为了更加支持双手的远程操作。

与之前的版本相比Aloha 2在硬件方面进行了多项改进,使其能够执行更复杂和细致的操作任务,

目前研究团队已经开源了Aloha 2的所有硬件设计,并提供详细的教程和模拟模型,以便于研究人员和开发者进行大规模的双手操作研究。

论文地址:https://openreview.net/pdf?id=gvdXE7ikHI
项目地址:https://aloha-unleashed.github.io/

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