Workspace Models: Lightweight Robotic Memory via Saliency-Driven Supervision

TL;DR

提出了工作空间模型,通过显著性驱动监督实现轻量级机器人记忆,提升了91.5%的任务成功率。

cs.RO 🔴 高级 2026-09-18 13 次浏览
Nitish Dashora Douglas Chen Idan Shenfeld John Marangola Pulkit Agrawal Max Simchowitz
机器人 记忆 显著性 轻量级 模型

核心发现

方法论

本研究提出了一种名为工作空间模型的方法,通过在训练时使用视觉语言模型(VLM)识别任务所需的显著信息,并将其压缩为轻量级的潜在记忆表示。该模型利用集合重建解码器损失进行训练,能够在部署时高效查询。通过这种方法,工作空间令牌可以替代观察值,从而在部署时无需VLM推理即可解决记忆密集型任务。

关键结果

  • 在模拟和硬件实验中,工作空间模型在记忆密集型任务中实现了91.5%的成功率,显著优于基线模型。
  • 与基于VLM的关键帧选择方法相比,工作空间模型在降低推理延迟的同时提高了任务成功率。
  • 通过消融实验,发现工作空间模型在减少控制失败方面表现优异,尤其是在长时间记忆任务中。

研究意义

该研究在机器人领域具有重要意义,提出了一种无需在部署时进行昂贵计算的轻量级记忆模型。通过在训练时利用VLM进行显著性标注,工作空间模型能够在不增加推理负担的情况下提高任务成功率。这一方法为解决机器人记忆问题提供了新的思路,尤其是在数据稀缺和计算受限的场景中。

技术贡献

工作空间模型通过在训练时进行显著性驱动的监督,显著降低了部署时的计算负担。与现有方法相比,该模型在不依赖实时VLM推理的情况下实现了更高的任务成功率,并提供了新的工程可能性。

新颖性

工作空间模型首次将显著性驱动的监督应用于机器人记忆,提供了一种在训练时压缩历史信息的新方法。相比于传统的VLM实时推理,该方法在计算效率和任务成功率上均有突破。

局限性

  • 在某些复杂场景中,显著性标注可能不够准确,影响模型性能。
  • 模型在处理动态变化的环境时,可能需要额外的调整。
  • 在极端数据稀缺的情况下,模型的训练效果可能受限。

未来方向

未来的研究方向包括探索其他监督模式,如文本和视频,以及在其他领域应用工作空间模型的原则。此外,进一步优化显著性标注的准确性和效率也是重要的研究方向。

AI 总览摘要

复杂的机器人操作任务通常需要对过去事件和动作的长期记忆。现有方法依赖于在部署时进行昂贵的VLM查询来处理任务显著信息,这导致了高计算成本和延迟问题。

本文提出了一种替代方法,即在训练时进行VLM查询以学习轻量级的潜在记忆表示,称为工作空间令牌。通过这种方法,工作空间令牌可以在部署时高效查询,从而无需VLM推理即可解决记忆密集型任务。

实验结果表明,工作空间模型在模拟和硬件任务中均表现出色,成功率达到91.5%。这一方法不仅降低了计算负担,还提高了任务成功率,为机器人记忆问题提供了新的解决方案。

深度解读

原文摘要

Complex robotic manipulation tasks frequently require a long-term memory of past events and actions. As conditioning on full histories renders policies prone to spurious correlations and degrades performance, many approaches to policy memory involve compressing historical information through expensive VLM queries in-the-loop to process only task-salient information. In this paper, we propose an alternative approach in which computationally intensive VLM queries are made during train-time to learn a lightweight latent memory that can be efficiently queried at deployment time. Our representation, which we call the \textbf{workspace token}, is trained by (1) using a VLM to identify current and historical information necessary for completing a task, then (2) distilling these into the workspace token using a set-reconstruction decoder loss. In both simulation and hardware, we show that the workspace token can be used as a drop-in replacement for observations during deployment, enabling policies to solve memory-intensive tasks without the need for VLM reasoning in-the-loop. Interestingly, we found that workspace tokens are not only more lightweight but also lead to better policy performance.

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