总成本1250 美元！TWIST2打造低成本人形机器人数据采集方案！

在人形机器人领域，数据驱动的革命虽已到来，却始终受困于高效的数据采集框架。现有系统要么依赖昂贵且笨重的动作捕捉（MoCap）设备，要么牺牲全身控制能力换取便携性，难以实现规模化、高灵活性的开发。

近日，来自亚马逊FAR、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等机构的团队提出了TWIST2，这是一套兼具便携性、可扩展性和全身体控能力的人形机器人遥操作与数据采集系统。它不仅打破了动捕设备的束缚，还能让机器人自主完成折纸、踢箱子等复杂任务，目前相关研究成果已开源。

▍告别动捕，1分钟部署的全身控制方案

传统人形机器人遥操作系统陷入两难：要么像TWIST等方案那样，依赖专业动捕实验室实现全身控制，却无法便携部署；要么像AMO、CLONE等VR-based方案那样追求便携，却只能实现局部身体控制，难以完成复杂协调任务。

人形机器人数据采集系统对比

TWIST2的核心创新是“无动捕+全身体控”的深度融合，关键在于三大核心组件：

TWIST2系统概述

1. 低成本可拆装颈部：实现第一视角自主观察

团队设计了一款仅需250美元的2自由度（俯仰+偏航）颈部模块（TWIST2 Neck），可直接加装在Unitree G1机器人上，无需拆卸原有头部结构。搭配400美元的Zed Mini立体相机，机器人能获得与人眼类似的第一视角（egocentric）视觉能力，灵活调整观察角度，这解决了固定相机视野受限的问题，是完成长时任务的关键。

TWIST2颈部模块（TWIST2 Neck）

MuJoCo中的TWIST2颈部模块（TWIST2 Neck in MuJoCo）

更关键的是，团队还为该颈部模块开发了MuJoCo仿真模型，方便研究者在虚拟环境中快速验证算法。

2. 便携VR动捕方案：1000美元搞定全身动作采集

不同于动辄数十万美元的光学动捕系统，TWIST2采用PICO 4U VR设备+2个腿部运动追踪器的组合，整套硬件成本仅约1000美元。这套设备无需复杂校准，从开箱到完成部署仅需1分钟，能以100Hz的频率实时捕捉人体全身动作，包括躯干、四肢的姿态变化。

通过机器人颈部模拟人类颈部动作：研究团队发现，一款具备两个自由度（偏航角yaw与俯仰角pitch）的颈部模块，便足以模拟人类颈部的主要运动方式。

相比波士顿动力使用的HTC Vive Tracker，PICO方案无需额外第三方摄像头，灵活性更强，更适合“随时随地”的数据采集。

3. 精准动作重定向：从人类动作到机器人的无缝映射

捕捉到人类动作后，如何让机器人精准复现？TWIST2优化了基于GMR的动作重定向算法，针对VR动捕的特点做了关键改进：

VR人体至机器人连杆的映射

• 下半身：同时优化位置和旋转约束，减少机器人脚部滑动；
• 上半身：仅优化旋转约束，避免全局姿态跳跃（如teleport 操作）带来的动作失真；
• 手部：将人类五指动作简化为“开合”控制，适配Unitree Dex31三指手，通过VR手柄按钮即可灵活控制抓取力度；
• 颈部：通过计算人类头部与脊柱的相对旋转，映射为机器人颈部的俯仰和偏航角度，实现视觉跟随。

▍高效数据采集：20分钟搞定100次成功演示

数据采集效率是制约人形机器人研究的核心瓶颈之一。TWIST2通过“单人操作+低延迟+智能过滤”，实现了规模化数据采集：

以往系统要么需要两人分工控制上下身，要么需要专人负责启停。TWIST2将PICO手柄设计为控制中心，操作员可独立完成任务启动、暂停、终止等所有操作。暂停时系统会自动插值过渡动作，避免机器人姿态突变，保障长时间安全运行。

整套系统的数据流频率均高于50Hz，总延迟低于0.1秒（远优于前代TWIST的0.5秒）。操作员通过PICO头显接收机器人的第一视角立体画面，能清晰感知深度信息，轻松完成精细操作。

基于PICO手柄的TWIST2单人操控系统及安全控制说明

实验显示，熟练操作员使用TWIST2，20分钟内可完成：

• 98次成功的双手抓取放置任务，平均每次仅需11秒，成功率100%；
• 46次成功的移动抓取任务（如开门运物），平均每次25秒，成功率100%。

此外，用户研究还证明了核心组件的必要性：移除立体视觉会导致抓取位置偏差，移除颈部模块会限制视野，而放弃第一视角则无法完成远程移动任务。

▍自主控制能力：基于视觉的全身自主决策

在成功采集高质量数据的基础上，团队进一步提出了分层视觉运动策略框架，让机器人彻底摆脱人类遥控，实现自主任务执行。这一框架采用清晰的分层控制架构，其中底层控制器是基于强化学习训练的通用运动追踪器，它会接收参考动作指令（如身体关节位置、基座速度）以及机器人自身的本体感觉数据（包括IMU和关节编码器数据），经过处理后输出关节目标位置，再通过PD控制器生成扭矩来驱动机器人运动；高层控制器则是基于扩散模型（Diffusion Policy）的视觉运动策略，它以机器人的第一视角图像和历史指令序列作为输入，能够直接预测未来2秒内的全身动作指令，并将其传递给底层控制器执行。

基于TWIST2的分层全身视觉运动策略学习框架

经过充分的数据训练后，搭载该框架的机器人成功自主完成了两项复杂任务，充分验证了其自主控制能力。

WB-Dex（全身灵巧抓取放置）与Kick-T（T型箱踢击）任务训练演示的可视化呈现（包含机器人第一视角画面及全身关节位置数据）。

在全身灵巧抓取放置（WB-Dex）任务中，机器人能够弯腰从货架上拿起杯子，并精准放入地面的箱子里，在54次尝试中，49次成功到达目标位置，33次完整完成抓取放置动作，这一过程的核心难点在于对轻质物体的高精度抓取控制。

WB-Dex任务的成功与失败案例说明

而在T型箱踢击（Kick-T）任务中，机器人用左脚将T型箱踢向目标区域后，还能及时上前右脚保持身体平衡，7次尝试中有6次成功，动作连贯且稳定，展现出出色的动态平衡能力与目标导向的动作协调能力。

值得注意的是，这是首个基于视觉实现人形机器人全身自主控制的框架，无需依赖简化的速度指令，可直接实现关节级别的精准控制。

▍结语：为人形机器人研究“降本增效”

TWIST2的核心价值，在于打破了“高质量人形机器人研究依赖昂贵设备”的壁垒。仅需约1650美元（VR设备+颈部+相机），就能搭建一套完整的全身遥操作与数据采集系统，20分钟即可完成上百次有效演示，还能训练出自主执行复杂任务的视觉运动策略。

目前研究团队已成功制造出3个TWIST2颈部模块，该颈部模块不仅易于组装，还可普及至科研领域供相关研究使用。随着系统、数据和模型的全面开源，TWIST2有望成为人形机器人研究的“基础设施”，让更多研究者聚焦于算法创新而非设备搭建，加速人形机器人走向通用化的进程。