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计算机科学 > 机器人技术

arXiv:2506.19816 (cs)
[提交于 2025年6月24日 ]

标题: CronusVLA:在操作中跨时间传递潜在运动以进行多帧预测

标题: CronusVLA: Transferring Latent Motion Across Time for Multi-Frame Prediction in Manipulation

Authors:Hao Li, Shuai Yang, Yilun Chen, Yang Tian, Xiaoda Yang, Xinyi Chen, Hanqing Wang, Tai Wang, Feng Zhao, Dahua Lin, Jiangmiao Pang
摘要: 最近基于预训练视觉-语言模型(VLM)的视觉-语言-动作(VLA)模型在操作任务中表现出强大的泛化能力。 然而,它们仍然受到单帧观察范式的限制,无法充分利用聚合多帧历史观察提供的运动信息,因为大型视觉-语言主干模型会引入大量的计算成本和推理延迟。 我们提出了CronusVLA,一个统一的框架,通过高效的微调阶段将单帧VLA模型扩展到多帧范式。 CronusVLA包含三个关键组件:(1) 在大规模具身数据集上进行单帧预训练,通过自回归动作标记预测,建立一个具身视觉-语言基础;(2) 多帧编码,在微调过程中将视觉-语言主干的离散动作标记预测转换为运动特征,并将历史帧的运动特征聚合为特征分块;(3) 跨帧解码,通过具有交叉注意力的共享解码器将特征分块映射到准确的动作。 通过减少冗余标记计算并缓存过去的运动特征,CronusVLA实现了高效的推理。 作为运动特征的应用,我们进一步提出了一种基于特征-动作检索的动作适应机制,以在微调过程中提高模型性能。 CronusVLA在SimplerEnv上取得了最先进的性能,成功率为70.9%,在LIBERO上比OpenVLA提高了12.7%。 真实世界的Franka实验也展示了其强大的性能和鲁棒性。
摘要: Recent vision-language-action (VLA) models built on pretrained vision-language models (VLMs) have demonstrated strong generalization across manipulation tasks. However, they remain constrained by a single-frame observation paradigm and cannot fully benefit from the motion information offered by aggregated multi-frame historical observations, as the large vision-language backbone introduces substantial computational cost and inference latency. We propose CronusVLA, a unified framework that extends single-frame VLA models to the multi-frame paradigm through an efficient post-training stage. CronusVLA comprises three key components: (1) single-frame pretraining on large-scale embodied datasets with autoregressive action tokens prediction, which establishes an embodied vision-language foundation; (2) multi-frame encoding, adapting the prediction of vision-language backbones from discrete action tokens to motion features during post-training, and aggregating motion features from historical frames into a feature chunking; (3) cross-frame decoding, which maps the feature chunking to accurate actions via a shared decoder with cross-attention. By reducing redundant token computation and caching past motion features, CronusVLA achieves efficient inference. As an application of motion features, we further propose an action adaptation mechanism based on feature-action retrieval to improve model performance during finetuning. CronusVLA achieves state-of-the-art performance on SimplerEnv with 70.9% success rate, and 12.7% improvement over OpenVLA on LIBERO. Real-world Franka experiments also show the strong performance and robustness.
评论: 36页,21图
主题: 机器人技术 (cs.RO) ; 计算机视觉与模式识别 (cs.CV)
引用方式: arXiv:2506.19816 [cs.RO]
  (或者 arXiv:2506.19816v1 [cs.RO] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.19816
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Hao Li [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 6 月 24 日 17:30:27 UTC (15,608 KB)
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