图片

论文《T-Rex: Tactile-Reactive Dexterous Manipulation》

你看过机器人剥鸡蛋、拧灯泡、翻书页吗?大概率见过——但仔细看,会发现它们的动作总带着一种“小心翼翼的生硬”:要么握得太紧,把鸡蛋捏碎;要么力道不够,让书页滑掉。

就像蒙上眼睛、戴上厚手套去做精细活儿,再聪明的视觉模型也无从下手。加州大学伯克利分校、英伟达、斯坦福大学等机构联合发布了一项研究 T-Rex,正是冲着这个缺口来的。它给机器人补上了长期缺失的一项能力——基于实时触觉的灵巧操作。

|剥鸡蛋、拧灯泡、翻书页:难在哪?就难在“手感”

1.剥鸡蛋:要先用恰到好处的力敲开蛋壳,再沿着裂缝把壳一片片揭下来。手劲稍大,蛋白就被抠破;稍小,又撕不动。鸡蛋是软的、滑的、还会滚,每一步都得靠指尖“试”着来。

2.拧灯泡:螺纹能不能对上、拧到什么程度算“到位”,摄像头只能看个大概。真正决定成败的,是旋转时指尖传来的那一点点阻力反馈——拧太紧可能损坏灯座,拧不到位又接触不良。

3.翻书页:指尖要刚好勾起薄纸的一角,力度轻了,纸会滑走;重了,会扯破纸或一次带过好几页。这一“勾”,靠的是指尖对纸边那一点触感,而不是眼睛。

这三件事的共同点,指向同一个关键:机器人的“手”必须能实时感知接触时的力、滑移和形变,并据此立刻调整动作。而这,正是以往机器人最缺的一环。T-Rex 团队为了让机器人学会这些“手感”,用 Manus 数据手套捕捉人手每一根手指的动作,再遥操作给机械手,把“手感”一点点教给机器人。

图片

|机器人“会看不会摸”

这两年,具身智能、视觉-语言-动作(VLA)大模型是绝对热词。这类模型的思路很直接:给机器人装一个摄像头,让它“看懂”画面和语言指令,再端到端输出动作。抓取、移动、摆放……确实越来越熟练。

但一旦任务从“把东西从一个地方搬到另一个地方”,升级成“翻书页”“转移鸡蛋”“挤牙膏”“拧灯泡”,机器人就开始露怯。

翻书页,指尖的力度要刚好能勾起纸边,又不至于扯破纸;转移鸡蛋,要感知它会不会滑脱、捏紧到什么程度;拧灯泡,要靠螺纹反馈判断有没有拧到位。这些动作的共同点是:结果几乎完全取决于“手感”,而手感来自指尖在接触瞬间的力、滑移和形变信息。

图片

视觉能看到物体在哪、形状如何,却很难看到“我是不是捏得太紧”“纸有没有被指尖勾住”。这正是研究团队指出的结构性缺口:在很多 VLA 模型里,触觉要么被完全忽略,要么被当成一组静态的附加信号,从未被当作一条需要独立处理、高频响应的感知通道。

|“手的记忆”:100小时触觉数据

触觉研究长期卡壳的一大原因,就是数据太稀缺、也太难标——画面可以靠摄像头轻松录,但“指尖感觉到了什么”却很难捕捉。

T-Rex 团队的做法,是搭建一套触觉同步的遥操作数据采集平台:操作员戴上 Manus 数据手套和 Vive 追踪器,隔着屏幕遥操作 Dexmate Vega-1 双臂机器人(搭配 Sharpa Wave 灵巧手),机器人同步记录手部动作和指尖触觉信号。这样采集到的示范数据,每一帧都带着“手的记忆”。

最终他们攒下一份 100 小时的触觉丰富数据集,包含 7700 多条轨迹、22 个基础运动原语(抓、拿、切、擦、拧、压等),覆盖 200 多种日常物体。更聪明的是,他们刻意把复杂任务拆解成一个个“运动基元”优先采集——就像先练好运球、传球的基本功,而不是一上来就练整套战术。这种数据高效的配方,让“手的记忆”既够用又不贵。

一个常见的直觉做法,是直接把触觉当一路输入“塞”进去。但触觉信号天然高频、细碎、变化快,硬塞进以视觉为主、低频输出的模型里,往往反而干扰原有的能力。

T-Rex 的解法,是把两者“分工”开——用一套可变速率的混合专家(Mixture-of-Transformers)架构,让三个专家各管一摊:

  • 潜势专家(Latent Expert):处理视觉和语言,预测未来画面,负责“看懂要做什么”;

  • 动作专家(Action Expert):以约 5Hz 的低频,规划整体的动作轨迹;

  • 触觉专家(Tactile Expert):以约 20Hz 的高频,专门处理指尖触觉,做动作的实时修正。

动作和触觉之间用“级联去噪”串联:动作专家先生成一个大致轨迹,触觉专家再根据指尖的实时信号逐帧精修;执行时两者异步运行——低频负责规划方向,高频负责应对“手感”变化。简单说,就是大脑决定“往哪走”,手指决定“怎么摸”,各不耽误。

图片

为了让机器人在物理世界里更聪明,团队还用 2 万多小时的人类第一视角视频做预训练,让模型先学会“人是怎么用手的”。

团队在 12 项真实世界的接触密集型任务上做了验证:翻书页、转移鸡蛋、擦盘子、挤牙膏、分纸杯、整理麻将、开锁、补充药片、酸碱中和、抽取卡片、发扑克牌、拧灯泡——每一项都需要精细的力控和形变感知。

结果,T-Rex 的平均成功率达到 65%,比此前最强的基线方法 EgoScale(35%)高出整整 30 个百分点,也明显领先于其他对比方法。消融实验进一步确认了触觉的价值:一旦去掉触觉输入,成功率明显下滑。换句话说,这一路上扬的分数,靠的正是那套被认真对待的“手感”。

图片

T-Rex 最值得注意的地方,不是又刷高了一个指标,而是它重新定义了一组关系:触觉不是视觉的附属品,而是需要独立架构、独立处理的核心感知维度。

这背后指向一个更底层的判断——物理智能要真正落地,机器人不仅要“看懂世界”,更要“接触世界”。而“手感”这一环,可能正是从“能搬东西的机器”到“能做精细家务的助手”之间的那道分水岭。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐