今天小编分享的科学经验：人类沦为工具人！斯坦福机器人“吸星大法”：从演示中转移技能，400美元打破训练数据悖论，欢迎阅读。
斯坦福最新" 技能转移 "大法，让人类沦为给机器人提供训练数据的工具人。
小哥拿上机械手做示范，机器人就能从收集到的数据中学会刷碗，并且能随机应变。
打开水龙头、抓取盘子、用百洁布清洗一气呵成，外界干扰使坏也不怕。
整套系统从硬體到代码完全开源，成本只需400 美元，就可以在没有机器人的情况下收集训练机器人所需数据。
更详细的 3D 打印、组装教程视频也即将发布。
要知道，在这项工作之前要想大规模训练机器人 be like：
对此，一作黄文龙表示：惊人的工作，破解了机器人数据收集中的先有鸡先有蛋难题。
有网友觉得，这项工作和之前爆火的等工作同样令人印象深刻。
实际上，都是来自斯坦福大学的两个团队，已经在实验室里带着各自的机器人对练碰拳、握手了。
破解数据的先有鸡先有蛋难题
新方法收集数据的秘密，就藏在这对手持夹持器里。
左右手各一个 300 美元的 Go Pro 摄像头，搭配一面镜子就能得到隐式立体信息，大大节省成本和重量。
再加上内置的惯性传感器，联合优化视觉跟踪和惯性姿态。
录好的第一视角演示影像就像这样：
机器人学会之后，即使照明环境发生剧烈变化也丝毫不受影响。
再叠加上人为干扰，机器人最后也不忘把水龙头关好。
除刷碗之外，还展示了叠衣服、摆放餐具和抛物投篮，都是学习了人类演示后，机器人全自主行动无遥控，1 倍速播放。
通用操作接口
斯坦福的这项研究名为通用操作接口（UMI），是一种数据收集和策略学习框架，允许将技能从人类演示直接转移到可部署的机器人策略。
其中硬體，设计了一个手持夹持器，长这样婶儿：
上面搭载的 GoPro 运动相机，是唯一的传感器和记录设备，这种设计可以最小化人机观测空间上的差异，保证策略部署时的鲁棒性，同时也简化了硬體搭建。
相机配有155 ° 宽视角鱼眼镜头，可以收集足够的视觉上下文和关键深度信息。相机的两边还配有两块物理侧镜，用于提供隐式的立体视角，辅助深度估计。
下图中绿色框圈出的部分就是侧镜在相机镜头上的显示：
结合内置的 IMU 传感器，UMI 能够在快速运动下稳健跟踪，即使在运动模糊或视觉特征缺失时也能在短时间内保持跟踪。
并且，可以通过视觉标记实时检测夹持器张开宽度，进行精细和连续的抓取控制，同时可隐式检测抓取力度。
总的来说，UMI 夹持器的重量为 780 克，其中 3D 打印的夹持器材料成本为 73 美元，GoPro 相机及配件的总成本为 298 美元。
可谓集便携、低成本、信息丰富的数据收集于一身，在任何家庭或餐厅，2 分钟内就可以开始进行数据收集。
再来看策略接口设计。
UMI 在观测和推理时间上可能会有延迟，为此研究人员进行了延迟匹配。
具体来说，测量不同数据流的延迟将其对齐到最大延迟，通过影像时间戳进行线性插值，获得同步观测序列；测量机械臂和手持夹持器延迟，提前对应时间发送控制指令。
此外，作为策略输入的端效器（机械臂）位姿状态采用的是相对位姿序列的表示方法，所以与机器人基座的位置无关，可跨多个机器人平台部署，不需要重新训练或校准。
凭借多样化操作数据集，UMI 能训练出一个扩散策略（Diffusion Policy），实现零样本泛化到新环境和对象，使得机器人在新环境下执行任务，也能展示出高度的适应性和灵活性。
扩散策略基于团队之前的研究成果，把扩散模型用于机器人视觉运动策略学习，可优雅地处理多模态动作分布、适用于高维动作空间以及表现出令人印象深刻的训练稳定性。
做到即使是水上作业也游刃有余：
斯隆奖得主领衔
UMI 来自斯坦福大学 、哥伦比亚大学 、丰田研究院联合团队。
通讯作者为斯隆奖得主、斯坦福助理教授、哥伦比亚大学兼职副教授宋舒然，两位共同一作都是宋舒然的博士生。
论文公布后，她还补充总结了在这个项目中学到的三件事：
通过正确的硬體设计，腕戴式相机足以应对具有挑战性的操作任务。
通过合适的策略接口，可以实现跨实体（cross-embodiment）的策略。
如果数据合适，行为克隆（BC）可以实现泛化。
共同一作Cheng Chi（迟宬），哥伦比亚大学博士生及斯坦福 Student of New Faculty。
共同一作上交大校友Zhenjia Xu，哥伦比亚大学博士生及斯坦福大学机器人与具身智能实验室 ( REAL ) 成员。
Cheng Chi 认为，新方法在大多数任务上实现了 70-90% 的成功率，但仍然没有达到商业部署的标准。
最后还自曝了一波 UMI 系统的翻车集锦。
可以看出，机器人在真实场景中还会碰到很多意想不到的问题，但这回新方法启动了数据飞轮，解决也只是时间问题。
论文地址：
https://umi-gripper.github.io
参考链接：
[ 1 ] https://twitter.com/chichengcc/status/1758539728444629158
[ 2 ] https://twitter.com/chichengcc/status/1758539728444629158
