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不靠海量训练数据,本能驱动破局:清华团队探索具身智能新范式

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这是一次截然不同的机器人作业演示:面对从未见过的异形物件,机器人无需提前采集样本、不需要大规模示教训练,接触物体之后,依靠实时触觉反馈就自主调整抓握姿态,稳定完成抓取、插拔等操作。

实现这套能力的,正是橡木果机器人。这支拥有清华背景的交叉学科团队,走出了一条和当下主流VLA范式完全不同的道路:本能驱动,一条不依赖前置数据训练的技术路线。当整个行业都在投入资源采集、标注海量物理世界数据,教机器人“看视频学动作”的时候,橡木果选择为机器人构建原生的物理交互本能,以此获得工业场景所需要的实操能力。

VLA范式,落地路上绕不开的现实阻碍

如今VLA(视觉‑语言‑动作)已经成为具身智能领域最主流的技术范式。它的底层逻辑是模仿学习:收集大量人类操作数据,让模型拟合人的动作逻辑,使用者输入语言指令,机器人就可以输出对应的行为。市场曾经普遍期待,只要数据规模足够膨胀,具身智能就能够复刻大语言模型的成功,改造物理世界。

但从实验室走向真实工厂之后,这套自上而下的路线暴露出不少工程难题。

真实工况里的摩擦变化、形变滑移、接触力矩,很难在仿真环境完整复现。VLA范式下任务与硬件深度耦合,想要提升泛化能力,所需要的数据量会呈现指数级增长。放到工业现场,哪怕夹爪、导轨出现细微硬件差异,往往都要重新做适配。

同时VLA高度依靠视觉单一信息输入,重心偏移、接触面滑移、物料软硬这些关键物理信息无法被感知,经常出现“视觉看着没问题,实际操作却失败”的情况。可以看懂画面,却无法真正理解接触过程,这成为很多方案落地的卡点。

行业一直在寻找破局方向:如果大量数据的获取成本高、供给缺口大,是否存在另一条可行路径?

本能驱动:自下而上,构建不依赖前置数据训练的操作能力

橡木果给出的答案,来源于对人类本身行为逻辑的思考。语言是后天学习得来,但抓取、握持这类基础操作,属于先天本能。婴儿不需要观看大量示范视频,就会自发伸手去触碰、抓握物体。既然人的操作本能源于物理感知刺激,机器人未必一定要通过海量样本记忆动作。

基于这一思路,橡木果将系统架构做了解耦:把上层任务规划与底层操作执行分开,两者独立迭代,通过标准化接口协同工作。团队并不侧重开发高层任务规划模块,而是聚焦攻克底层物理交互执行层,可以对接外部各类规划大模型。

端侧运行的Natus自主决策模型部署在末端执行器,依托触觉刺激形成本能反射与自主探索机制。这套技术路线不依赖前置数据训练,不需要提前针对任务采集和标注数据集。

模型包含定向本能、探索本能、执行本能三层机制。定向本能协同视觉信息,引导末端向目标物体靠近;探索本能在接触物体之后,自动沿着物体表面搜索稳定接触状态;执行本能以滑移最小化、阻抗匹配为目标,根据实时触觉信号动态调节出力大小。抓软质物料自动降低出力,装配作业自适应接触阻抗,全部调节都来自端侧实时触觉反馈,运行频率可达200Hz。

面对从未见过的物件,机器人可以自主涌现出合理操作行为,不是程序预先写死,也没有对应训练样本,依靠底层物理规律完成零数据冷启动。

橡木果发起人姜峣表示,本能范式的核心特质就在于,机器人的操作能力并非来自数据训练习得,硬件本身就具备物理泛化基础,遇到陌生物体可以自主探索,持续输出稳定动作。

高精度触觉硬件,是本能路线落地的必要底座

不依赖前置数据训练的本能体系,成立的前提是高质量、多维度的触觉感知输入。

在橡木果的技术框架中,完整的触觉信息分为三类:界面信息,包含接触点力分布、弹性形变、滑移趋势;物体信息,材质硬度、摩擦系数、质量与质心;环境信息,接触阻抗、外部扰动。其中滑移趋势,是实现无训练冷启动自适应抓握的关键。

团队经过多代迭代,打造自研视触觉传感器,采用弹性体搭配微型相机方案,通过算法把形变图像反演为真实物理量。硬件层面,动态特征追踪、黏弹性逆问题标定构成工程壁垒;同时把图像预处理下沉到指尖芯片,直接输出标准化触觉物理信号,规避不同硬件带来的模型适配问题,为本能模型提供可靠的输入来源。

Natus与Magis协同:本能冷启动之后,实现技能持续进阶

本能解决“上手就能用”,而产业场景还需要机器人越用越熟练。

Natus负责底层无训练的本能探索,机器人在真实作业中会产生大量触觉交互行为数据。橡木果不会从零采集百万小时级操作样本,而是对已有数据做触觉语义增强,把重量、硬度、摩擦、质心这类力学标签叠加进去,再训练上层技能模型Magis。

经过触觉语义增强之后,训练所需的数据规模大幅下降。Magis作为通用操作技能模型,目标实现跨机械手、跨任务的能力复用。

整体系统构想中,高层任务模型更像“包工头”,只负责拆解整体任务;具体精细的抓取、插拔、旋拧等操作执行,交给Natus与Magis在端侧完成。上层做任务拆分,下层靠物理本能完成实操,各司其职,以此追求真实环境下的泛化表现。

走进工业产线:把本能范式放到真实场景检验

橡木果核心团队来自清华大学、哈佛大学,覆盖机械工程、机器人、交叉学科方向。当不少具身智能项目还停留在演示视频阶段,橡木果已经把本能驱动方案推向离散制造产线。

快消、新能源、生物医药工厂普遍面临换产频繁、物料品类繁多、调参周期长的痛点。传统自动化柔性不足,主流数据驱动方案又要承担高昂的数据采集训练成本。而橡木果不依赖前置数据训练的方案,冷启动部署速度快,很适配这类场景。

目前团队已经完成全球头部化妆品ODM厂商产线POC验证,并且进入实际产线运行。面对形态、材质各不相同的瓶罐包装,机器人不需要针对每一类物料做前期数据训练,依靠触觉本能就可以自适应完成抓取作业,已经实现商业落地。

大模型、大数据、大算力是行业流行叙事,但物理世界有自身运行规律。橡木果的实践证明,不依赖前置数据训练的本能驱动路线,可以成为具身智能一条可行的发展方向。回归物理感知,挖掘交互本能,或许是机器人真正走进工厂的重要路径。

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