触觉,应该是下半年我跟的最多的一个赛道。
我们8月份就已经聊了触觉产业链从传感器、灵巧手、触觉数据供应商、触觉算法大概20多场,也收敛了很多内部的结论(这个专题报告写了很久,还要一点时间公开,快了快了)。
当你把整个产业链摸一遍的时候,会发现很多神奇的事情:
上游所强调的力大小、分辨率、千赫兹之类之类的指标,在算法里根本就没那么重要。

造成这个问题的本质,还是因为触觉产业链太长了,会导致大家的立场变得不同。
比如供给侧(传感器、手套、灵巧手)在用一套源自工业传感器的指标体系竞争,而需求侧(模型与算法)关心的却是测量稳定性、时间分辨率与数据质量。
我们当时就有一个判断:

这才是真的符合第一性原理的思路,而且最好是即开即用,面对新的传感器也不用重新训练。
说实话,最近几个月我们看了很多触觉的工作,但我们依然认为是小打小闹。包括李飞飞教授的T-Rex,也只是在EgoScale的 2万小时基础上加了400小时的触觉数据。
直到昨天,我们看到了有团队愿意花大功夫去做这件事。
跨传感器 x 即插即用的触觉基模, LingBot-Touch。
一次性覆盖压阻、霍尔磁和视触觉三大类的触觉传感器,还是让我有些兴奋的。
就赶紧找 LingBot 的朋友帮忙牵线负责人交流看法。
过程中,我们聊到了很多的Knowhow,如果你正在做触觉相关的事情,也想了解触觉的终局,那非常推荐大家仔细看看我们今天的文章。
以及,最后也希望能够让大家明白我们算法的视角到底 care 触觉哪些事情,这样你就有了终局思维。
Enjoy~
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处理数据都要花一年踩坑。
我就说一个点,触觉的数据真的是让人又爱又恨。
负责人说,围绕这约五千小时的数据,他们内部做了接近一年。
我抛个问题:大家觉得触觉算法的壁垒在哪里?
反正应该不是模型结构,LingBot-Touch 的网络结构图丢给 Codex,花点功夫就能做出来。。。
那数据上的时间花在哪里?
从采集开始,就有一连串的问题。我总结下当时提到的几点。
1)触觉采集的信息非常杂乱。
这是所有触觉手套最坑的地方,归根还是一致性太差。
就比如第一天采和后面几天采得到的触觉绝对值不一样(同一个物体);男生采和女生采得到的触觉信息不一样;A手套和B手套采集得到的信息也不一样。。。。
变化也不是固定的偏移,响应随接触增长的过程都可能改变。
这就很麻烦了,而且触觉的信噪比其实不高。
说人话就是,有效的信息和噪声没办法很好的区分开来。我做了个示意图。

如果只是所有数值稳定地偏大一点,还能想办法标定。现在是同样的操作,今天得到一种变化,过几天又得到另一种变化。
模型要面对的差异里,混合进了传感器自身的状态变化。
换句话说,你以为自己在增加数据,实际也可能在不断增加新的分布差异。
以及,换个人戴手套采数据,得到的信号也不一样。
甚至如果人手大一些,戴上手套就可以会有预压力的噪声信息。
如果这层预压力始终固定,处理起来还算容易。可人在操作时会不断弯曲手指,手套也在被拉伸、挤压,触觉信息会跟着动作一起变化。
最难处理的,是这部分噪声还有规律。
负责人说跟我说,这类有规律的信号是非常容易被模型捕捉到的。
比如某个手指每次弯下去,某些触点就出现相似的变化,它很容易把两者联系起来。
到了本体的灵巧手上,却没有同样的佩戴关系,也没有同样的织物拉伸过程。训练时很好学的东西,部署时可能派不上用场。
聊到这里,我才更具体地理解,他们为什么要在数据上花这么长时间。
所谓去噪,会涉及到很多数据处理上的脏活累活,你得想办法把真实的接触保留下来。

不同采集员完成同一个动作,施力习惯也会有差别。团队因此在采集约束、数据处理和质检上都做了非常多工作。
具体方案没有完整公开,我们能确认的是,他们没有把拿到手的原始触觉信号直接堆进训练。
2)有些变化,在传感器这一端就已经丢了。
另一类问题是饱和。
比如手指还在继续用力,传感器已经到了量程上限,输出不再变化。对模型来说,后面的接触过程就被压成了一个平的数值。
负责人提到,他们尝试过用数据处理缓解饱和造成的信息损失,但帮助有限,最终仍然需要硬件改进。
算法可以处理已经测到的信息,传感器没有留下的变化,就不太好办了。。。
谈到力的绝对力值,负责人也分享他们心路历程发生的变化:
我们最开始可能会觉得就是力的标定精度是非常重要的。
但和不同厂商反复 battle 之后,我们也逐渐接受了当前硬件上的种种限制。
于是就把学习重点转向力的变化、滑移等接触过程中的动态信息。
交流的时候拿了个杯子举例,说自己未必知道用了多大的力,但有一件事能感觉到:
“我是知道力是在变大还是在变小的,也能感知到杯子是否在手中发生滑移,触觉动态变化和接触事件是模型需要去学习的重点。”
这也是他们希望模型能理解到的东西。
3)不同路线,连采集方式都要重新考虑。
灵波最初希望更多使用手套采集的数据,但一些方案的设备戴到手上之后,会遇到体积和操作便利性的问题。
传感器较厚,采集员自己的触感也会受影响,精细动作就更难做。
这一点我们之前也提到过:为了记录触觉,得先屏蔽人手的触觉,设备还是改变了人原本的触觉和操作方式。
目前没有更好的方法,大家都还在探索过程中。
实际上,各家传感器的表达方式也差得很远。
就比如压阻是稀疏的点阵,视触觉是材料的形变。并且每家传感器的触点个数、如何排列等等,乃至每个数值表达的含义,也都不一样。

所以论文里的压阻和磁式数据来自人类手套,视触觉是 Sharpa Wave 灵巧手的真机遥操(MANUS 手套)。
大约三分之二来自手套,三分之一来自真机。这个组合背后有实际的采集取舍。

以上种种原因,都导致了触觉数据不太好 Scaling。
蚂蚁灵波首席科学家沈宇军最近也强调说:“这些能力的沉淀,最终还是要回到数据上。在一味的扩大数据规模之前,要先弄清楚什么样的数据值得继续积累。”
LingBot-Touch 就是要在诸多不成熟和不确定的硬件前提下,尝试得到一个现阶段能被大家借鉴的结论。
所以,我也想强调下五千小时数据真的不算少。
而回到本章节最开始的问题,触觉算法的壁垒在哪里?
是数据,是你为了想把数据用好,深入每一类传感器、每一个手套和数采过程中解决的种种问题。
这些东西,是在模型架构背后,沉淀下来的方法论和最底层的壁垒。
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模型层面的一些思考。
这两天已经有很多详细介绍 LingBot-Touch 算法细节的文章了,我就不再赘述。
我最初想弄明白的是:为什么要专门为灵巧手做一个触觉基础模型?
负责人用一个薄壁杯举例。
夹得太松,杯子会滑;夹得太紧,杯壁又可能变形。
机器人如果想完成这个动作,还是需要知道接触的具体细节。
难点在于,不同灵巧手的传感原理、指尖布局和采样频率都有很大差距。
相近的接触,在不同设备上也可能表现为很不一样的信号。如果每换一款手或一个任务,都要重新训 policy,那成本还是太高了,而且触觉经验也不好积累和复用。
所以负责人也总结了下他们的出发点,让同一个模型从多种触觉传感器的数据中学习可复用的接触表征。
算法的架构还是挺简洁的,就是每一类的传感原理都有自己的编码器单独处理。

说句题外话。其实还有一个好处,就是可以证明触觉和视觉可以解耦,这是我们当时调研发现很多工作都很难证明的问题。
下游是把基模输出的 token 接到 VLM、policy,还是其他的 head 里面,就看自己试了。
他们自己是接了 Diffusion Policy、π0.5、LingBot-VLA 和 T-Rex 做验证,做了无触觉、加入原始触觉、加入预训练触觉表征三组对照。
整体实验结果大家可以看一下。

官网有个摸麻将的分类 Demo,觉得还挺有意思。

还有一个 SD 卡的插拔,不是两个手指捏起来 SD 卡,是一个手指勾起来的那种,很类人。

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站在算法这边,提一些自己的看法。
聊到最后,我也问了负责人一个很实际的问题:从算法的角度,最希望触觉传感器先解决哪三件事?
按优先级,他提到了一致性、寿命,再往后是全掌覆盖和感知点怎么分布。
1)先把同一个传感器自己的变化控制住。
这是目前算法体感上最大的问题。
从算法的视角,非常希望硬件可以提供一份能够长期信任的输入。
如果硬件用了几天,响应就变了,后面很多的结论都会受到影响。
而如果要把触觉传感器做成耗材,我觉得又会限制传感器本身的市场空间。
大家还需要一起努力。
一致性、一致性,还是 XXX 的一致性。。。
2)寿命问题也是一大卡点。
实际上,我自己的体感是手套用两周就会有漂移。。。
负责人也 offer 了类似的感受,他们接触过的一些手套,使用寿命离团队期待还有很大距离。
这些问题的代价会传到采集端。
中间会导致很多的运营问题,比如新设备的校验、标定等等,都得重新确认。
那换个角度,如果触觉传感器注定是易损件,我希望更换它之后,系统能较快恢复到一个可用状态。
哪些部分换了需要重新标定,哪些数据还能继续用,最好能有明确的说明。
这是我从算法和数采的角度补充的一点期待。
3)全掌触觉要继续做,感知点也要放在合适的位置。
目前大部分的触觉主要覆盖指尖。
但人做操作时,物体也会接触指侧和掌面。只看指尖,信息总有缺口。
负责人提到,全掌触觉也会有很大的探索价值,只是能用于验证的大部分是 3 * 3 or 5 * 5,相比人手的触觉来说还是不太够。
以及算法侧想要的是合适的信息分布。
什么地方需要更细的空间信息,什么地方主要需要及时发现接触和滑动,应该结合任务去判断。

这里也可以推演下灵巧手未来的触觉形态,会非常有可能装配不同的触觉传感器。
指尖需要较细的接触信息,掌面要兼顾厚度、面积和集成空间,单一路线未必在所有部位都合适。
负责人设想,某些指尖用视触觉,其他区域采用压阻或别的方案。
如果产品往这个方向发展,跨传感器的需求就会直接出现在同一只手上。
我也分享蚂蚁灵波首席科学家沈宇军的一句话:现实中没有 100% 零误差的传感器,尤其是在触觉等传感器尚不成熟的方向。
机器人必须要从带误差的数据中理解环境。
模型需要提高对误差的适应能力,硬件也要让输入更稳定、差异更可描述。
这两件事需要一起往前做。
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尾声。
OK,最后再谈一下自己真实的感受。
不可否认的是,触觉还处于非常早期的阶段。
但对于一个承载着机器人能力想象空间的赛道,我会认为还是非常值得大家去推进的。
灵波的 Touch 工作,让我留下最深的印象有两点。
一是大量的数据处理工作,二是跳出现状做纯触觉的基模。
这些东西是模型背后,大家看不到的地方。
也期待下他们后面可以 Cover 电容类的触觉传感器,做出更多大家认可的工作。
以上。







