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清华大学&amp;天创&amp;阿里达摩院联合发布具身智能VLSA全新架构

发布日期:2025-12-16

在大模型驱动的具身智能浪潮中,,,VLAVision-Language-Action)模型凭借强大的语义理解与任务泛化能力,,正成为下一代通用机器人的核心引擎。。。但现实很骨感:听得懂不等于做得对,,,更不等于做得安全。。许多VLA系统在仿真中表现惊艳,,,一旦部署到真实环境,,却因缺乏对物理世界的敬畏之心而频频硬碰硬”--轻则打翻物料、、、、中断任务,,重则损坏工厂设备、、危及人员。。越聪明的模型,,,潜在风险反而越高。。
面对这一落地最后一公里的关键瓶颈,,,清华大学安全控制技术研究中心、、、、海润新材料与阿里达摩院联合提出全新解决方案:VLSAVision-Language-Safe Action)架构--无需重训现有VLA模型;无需修改任何原始参数;即插即用嵌入动作输出端,,即可为其叠加一层可验证、、、可量化、、、、低延迟的安全保障层!!
                                                                                       ▲VLA  VLSA 模型的结构对比

核心技术:AEGIS安全执行守护系统

VLSA的核心是AEGISAction Execution Guarded by Invariant Safety,,它像一位永远在线却不抢方向盘的智能副驾驶,,在关键时刻精准干预,,确保安全无虞:

语义驱动的安全感知

 
 
 
 

利用VLM理解任务指令(如将传送带上的电机组件搬运至右侧装配工位),,,,自动推理出哪些物体是潜在威胁(如正在运转的机械臂、、、临时堆放的托盘、、未固定好的线缆或巡检中的AGV小车);

结合GroundingDINO开放词汇检测器+RGB-D深度图+多视角融合,,将文本描述的危险物精准定位到3D世界坐标,,实现任务对齐的障碍物感知。。

AEGIS流程图

 

几何约束下的毫秒级安全修正

 
 
 
 

想象机器人末端和周围的障碍物都不是复杂的形状,,,,而是被简化成一个个“椭球体”。。。。研究人员用了一种聪明的办法:在两个椭球体之间“插”进一个虚拟的平面,,系统实时判断两个椭球会不会撞上这个“隔板”。。。为了让这个方法更灵活、、、、不那么“保守”,,,,还引入了一个“虚拟辅助状态”来动态调整这个平面的方向,,,,让它能更好地贴合实际情况。。。。最终,,整个避障策略被转化成一个凸二次规划问题,,在平均0.356 毫秒内完成求解,,,,仅占单步控制周期的 1.86%,,,几乎零开销!!

▲机械臂末端与障碍物椭球

只在必要时微调动作,,最大程度保留VLA原有的精细操作意图(如端平水杯、、、、轻柔抓取),,避免传统避障算法“为了安全牺牲任务”。。。

严苛验证:SafeLIBERO安全基准发布

为科学评估安全性能,,,,研究团队在主流具身智能基准LIBERO基础上,,,构建了首个专注于物理安全的测试集--SafeLIBERO: 

  • 新增16个任务×2种干扰等级(贴近干扰/路径阻挡);

  • 引入摩卡壶、、、、酒瓶、、、、书本、、、、收纳盒等日常高风险障碍物;

  • 共计1600个随机化测试片段,,,,模拟真实作业场景中的突发碰撞风险。。。。

SafeLIBERO测试基准总览

 

实验结果亮眼

 
 
 

 

OpenVLA-OFTpi_0.5等主流VLA模型相比,,,,AEGIS 模块显著提升了系统的安全性与任务执行能力。。。。

为什么任务成功率反而更高??因为避免了碰撞引发的连锁失败--杯子没打翻、、、、目标没移位、、环境未破坏,,,任务自然更容易完成!!

 
为什么需要专门设计安全层??
因为经典路径规划/人工势场:只看几何,,不懂语义,,容易破坏VLA的精细动作意图;微调/重训练VLA:成本高昂,,,且无法覆盖真实世界无限长尾风险,,缺乏确定性安全保证;所以要VLSA+AEGIS:以最小侵入式架构,,,,在保留智能性的同时,,,提供数学可证明的安全边界,,真正实现“智能”与“安全”兼得。。
 
面向产业落地:安全是规模化部署的前提
在工厂、、、制造业、、、、物流仓储等复杂非结构化环境中,,,,安全不是可选项,,,而是准入门槛。。。。VLSA 架构的轻量化、、、、模块化、、、、即插即用特性,,使其可无缝集成到现有VLA机器人系统中,,,大幅降低安全改造成本,,,加速具身智能从实验室走向真实场景。。

未来,,团队将持续拓展 VLSA 在以下方向的能力:

  • 动态障碍物(如移动的人、、移动的设备)的实时预测与避让
  • 六自由度(6-DoF)操作中的旋转安全约束
  • 全身协同运动下的多体安全控制
    产学研协同,,共筑人机安全新生态
    此次成果由清华大学安全控制技术研究中心、、海润新材料、、阿里达摩院三方深度协作完成,,标志着具身智能安全体系迈入新阶段。。

    我们相信:真正的智能,,必须是负责任的智能。。
    “守护安全,,,,对抗焦虑"是海润新材料不变的使命。。

     

    Ref

    论文题目:VLSA: Vision-Language-Action Models with Plug-and-Play Safety Constraint Layer

    论文作者:Songqiao HuZeyi Liu, Shuang Liu,,Jun Cen,,Zihan Meng,,,Xiao He

    论文地址:https://arxiv.org/pdf/2512.11891

    项目地址:https://vlsa-aegis.github.io 


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