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Unified Noise Steering for Efficient Human-Guided VLA Adaptation

Vision Language ActionRobot Policy AdaptationHuman Guided LearningNoise Space RLFlow Matching

UniSteer 通过把人类纠正动作转换为噪声目标,来改进扩散式或 flow-matching 的 VLA 机器人策略。方法冻结预训练 VLA,只训练一个小型 noise actor;在真实世界任务上,它以更少的人类数据获得了比噪声空间 RL 和动作空间 DAgger 更高的成功率。

  • 预训练 VLA 策略在物体位姿、场景布局、视角和接触动力学发生变化时,常常失效。
  • 机器人上的 RL 速度慢、成本高,因为失败会消耗时间,而稀疏奖励提供的学习信号很弱。
  • 人类纠正以动作形式给出,而噪声空间的 VLA 微调训练的是潜在噪声上的策略,因此这两类信号需要一个共享的训练目标。
  • UniSteer 冻结 flow-matching VLA 解码器,只训练一个轻量 actor 来选择初始噪声变量。
  • 当人类接管时,方法会近似反演冻结的解码器,把纠正后的动作片段映射回初始噪声目标。
  • 这个反演通过固定点迭代沿着 Euler flow 步骤向后运行。
  • 纠正后的噪声目标用 L2 监督损失训练 actor,而自主交互和被纠正的转移也会训练一个用于 RL 的噪声空间 critic。
  • 同一个 noise actor 同时接受基于奖励的更新和基于人类纠正的更新。
  • 在四个真实世界任务上,UniSteer 将初始策略的平均成功率从 20.0% 提升到 90.0%,适应时间为 66 分钟。
  • UniSteer 的平均成功率为 90.0%,DSRL 为 55.0%,DAgger 为 60.0;相比这两个基线,UniSteer 分别高 35 和 30 个百分点。
  • UniSteer 在各任务上的成功率分别为:Pick up Spoon 90.0%,Stack Blocks 95.0%,Insert Square 100.0%,Fold Towel 75.0%。
  • 在 OOD 物体摆放下,UniSteer 在 Pick up Spoon、Stack Blocks 和 Insert Square 上都达到 100.0% 成功率;DSRL 分别为 0.0%、0.0% 和 25.0%,DAgger 分别为 75.0%、100.0% 和 25.0%。
  • UniSteer 平均每轮使用 0.98 条纯人类轨迹,DAgger 平均每轮使用 8 条纯人类轨迹。
  • 固定点反演的动作重建损失和耗时都低于基于优化的反演:在 Pick up Spoon 上分别为 0.00122 和 73.26 秒,而后者为 0.06516 和 208.04 秒;在 Insert Square 上分别为 0.00018 和 40.42 秒,而后者为 0.05624 和 80.96 秒。