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具身智能大脑:VLA 模型架构解析与训练实战

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  1. VLA 模型概述
  2. 架构设计
  3. 数据工程
  4. 预训练策略
  5. 推理与部署
  6. 实战指南

Vision-Language-Action (VLA) 是具身智能领域的核心范式,将三大核心能力端到端集成:

  • Vision:视觉感知(理解机器人看到的环境)
  • Language:语言理解(理解人类指令)
  • Action:动作生成(输出机器人执行的控制指令)

传统机器人范式:

视觉感知 → 状态估计 → 任务规划 → 运动控制 → 执行

问题:各模块独立训练,误差累积,泛化能力弱

VLA 范式:

[图像 + 语言] → VLA 模型 → [动作序列]

优势:端到端训练,全局优化,泛化能力强

作用: 将机器人视角的图像转换为特征表示

常用架构:

架构 特点 适用场景
ViT (Vision Transformer) 全局注意力,适合复杂场景 通用机器人操作
CLIP ViT 预训练视觉-语言对齐 开放场景理解
EfficientNet 高效,适合边缘部署 低功耗机器人
DINOv2 自监督预训练 少样本学习

输入维度:

  • 单帧图像:[B, 3, H, W]
  • 多帧历史:[B, T, 3, H, W]
  • 深度图:[B, 1, H, W](可选)

输出维度:

  • 视觉特征:[B, N, D][B, D]
  • 空间注意力图:[B, H, W](可选)