VLABench|视觉-语言-动作模型数据集|机器人操作数据集

VLABench是由复旦大学计算机学院开发的大规模语言条件操作基准测试，旨在评估视觉-语言-动作模型（VLA）在机器人操作任务中的综合能力。该数据集包含100个任务类别和2000多个3D对象，涵盖了丰富的视觉和语义信息。数据集通过自动化框架收集，支持模型训练和微调，适用于评估模型在语义理解、空间推理、物理规则掌握等方面的能力。VLABench的应用领域包括机器人操作任务的长时程推理、知识迁移和技能学习，旨在推动通用人工智能的发展。

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数据集介绍

构建方式

VLABench的构建基于Mujoco物理引擎及其控制套件dm control，确保了高物理真实性和轻量级设计。数据集的构建采用了自动化数据收集框架，通过启发式技能和先验信息生成高质量的训练数据。任务设计涵盖了100个类别，每个类别都有强随机化，总共包含2000多个对象。数据集通过多视角RGB-D图像、语义分割图像和点云输入来支持任务的多样性和复杂性。此外，数据集还引入了多种领域随机化技术，包括对象位置和方向、网格缩放、场景布局、背景和对象纹理等，以确保数据的多样性和丰富性。

使用方法

VLABench的使用方法主要包括对预训练视觉-语言-动作模型（VLA）的微调、基于基础模型的启发式工作流的评估，以及对视觉-语言模型（VLM）的多维度评估。用户可以通过自动化数据收集框架生成标准化数据集，用于模型的训练和微调。在评估阶段，VLABench提供了多种评估设置，包括对已见对象和未见对象的评估，以及对零样本迁移能力的评估。用户还可以通过交互式和非交互式评估方法，全面评估模型在视觉、语言、任务执行、常识和推理等多个维度的表现。

背景与挑战

背景概述

VLABench是由复旦大学计算机科学学院的研究团队于2024年提出的大规模语言条件机器人操作基准测试，旨在评估视觉-语言-动作模型（VLA）在长时推理任务中的综合能力。该数据集包含100个精心设计的任务类别，涵盖2000多个对象，任务设计强调世界知识、常识转移、自然语言指令的隐含意图以及多步推理能力。VLABench的提出填补了现有基准测试在评估基础模型能力方面的不足，尤其是在语义理解、空间推理、物理法则掌握及长时任务规划等方面。该数据集通过自动化框架生成高质量的训练数据，支持下游模型的微调与评估，推动了语言条件机器人操作领域的研究进展。

当前挑战

VLABench面临的挑战主要体现在两个方面：首先，任务设计的高复杂性要求模型具备多模态理解能力，尤其是在语义理解、常识推理和长时任务规划方面，现有模型在处理这些任务时表现不佳。其次，数据集的构建过程中，自动化数据收集框架需要克服多样化的任务场景和对象随机化带来的挑战，确保数据的多样性和质量。此外，现有预训练的VLA模型在未见过的对象和任务上表现出较差的泛化能力，尤其是在处理复杂的长时推理任务时，模型的性能显著下降。这些挑战凸显了当前VLA模型在机器人操作任务中的局限性，亟需进一步的研究与改进。

常用场景

经典使用场景

VLABench作为一个大规模的语言条件机器人操作基准，主要用于评估视觉-语言-动作模型（VLA）在复杂任务中的综合能力。其经典使用场景包括长时程推理任务、多模态理解任务以及基于常识和世界知识的操作任务。通过提供100个精心设计的任务类别，VLABench能够全面测试模型在视觉、语言、规划和动作执行等多个维度的表现。该数据集特别适用于评估模型在处理需要多步推理和复杂语义理解的任务时的能力。

解决学术问题

VLABench解决了当前机器人操作领域中缺乏针对视觉-语言-动作模型的标准化评估基准的问题。现有的基准往往无法充分评估模型在长时程任务、常识推理和复杂语义理解方面的能力。VLABench通过引入自然语言指令、隐含的人类意图以及需要多步推理的任务，填补了这一空白。它不仅评估了模型的动作执行能力，还对其语言模型的理解和推理能力进行了全面测试，推动了机器人操作领域的研究进展。

实际应用

VLABench在实际应用中具有广泛的潜力，特别是在智能家居、工业自动化和服务机器人等领域。通过评估模型在复杂任务中的表现，VLABench可以帮助开发出能够理解自然语言指令、执行多步操作并具备常识推理能力的机器人系统。例如，在智能家居场景中，机器人可以根据用户的自然语言指令完成复杂的家务任务，如整理房间、准备食物等。在工业自动化中，机器人可以通过理解复杂的操作指令，完成精细的装配任务。

数据集最近研究

最新研究方向

VLABench作为一个大规模的语言条件机器人操作基准，专注于长时程推理任务，推动了语言条件操作（LCM）领域的前沿研究。该数据集通过设计100个任务类别，涵盖2000多个对象，强调了世界知识和常识的转移、自然语言指令的隐含意图、多步推理的长时程任务以及对动作策略和语言模型能力的全面评估。VLABench的独特之处在于其任务设计不仅要求机器人具备对网格和纹理的理解，还需要在复杂的语义指令、空间关系、物理法则和知识转移等方面展现出强大的推理能力。当前的研究方向集中在如何通过预训练的视觉-语言-动作模型（VLA）和基础模型（如GPT-4）来提升机器人在这些复杂任务中的表现。尽管现有的VLA模型在VLABench任务中表现不佳，但该数据集为未来的机器人预训练和模型架构优化提供了重要的参考，尤其是在多模态理解和长时程规划方面的挑战。VLABench的推出不仅为机器人操作任务的标准化评估提供了框架，还为推动通用人工智能（AGI）的发展奠定了基础。

相关研究论文

• VLABench: A Large-Scale Benchmark for Language-Conditioned Robotics Manipulation with Long-Horizon Reasoning Tasks

  复旦大学计算机学院 · 2024年