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openpi π 0.5复现 实战

openpi

OpenPi 的 π0.5(Pi 0.5)模型是 Physical Intelligence 团队于 2025 年 9 月开源的视觉 - 语言 - 动作(VLA)模型,专为机器人在开放世界中的复杂任务执行而设计。它是 π0 模型的升级版,通过架构创新和多源数据融合,显著提升了在完全陌生环境中的泛化能力。

核心架构与技术特点

  1. 分层推理机制
    π0.5 采用双阶段架构:
    • 高层语义任务规划:根据全局指令(如 “整理厨房”)生成子任务序列(如 “拿起盘子→放入水槽”),类似人类的 “思维链”(Chain-of-Thought)推理。
    • 低层动作生成:通过流匹配(Flow Matching)技术生成连续的关节控制指令(50Hz 频率),支持高精度操作(如折叠衣物、抓取易碎物品)。
      这种设计既保证了任务分解的逻辑性,又提升了动作执行的精细度。
  2. 多源数据联合训练
    模型融合了四大类异构数据:
    • 网络多模态数据:包括图像、文本、视觉问答等,增强对未知物体和场景的语义理解(如识别烤面包机并放入橱柜)。
    • 跨形态机器人数据:整合 7 种机器人(如机械臂、移动平台)的 10,000 小时操作数据,解决不同硬件动作空间的差异问题。
    • 人类语言示范:通过自然语言指令(如 “清理洒出的牛奶”)优化子任务规划的准确性。
    • 真实物理交互数据:特别引入 Franka 机器人的力控数据,显著提升复杂任务(如分类摆放、力度控制)的成功率。
  3. 开放世界泛化能力
    π0.5 在未训练过的家庭环境中(如新厨房、卧室)可完成 “制作床铺”“悬挂毛巾” 等长期任务,成功率比 π0 提升 25%-40%。研究表明,当训练环境数量超过 100 个时,模型在未知环境的表现接近直接在测试环境训练的基线模型,证明其高效的泛化能力。

关键性能与应用场景

  1. 复杂任务执行
    • 家庭自动化:在新家环境中,π0.5 能以 60%-80% 的成功率完成多阶段任务(如整理餐具需 “抓取→分类→放置”),且支持动态环境适应(如未对齐的抽屉)。
    • 工业与医疗:虽未完全成熟,但已在实验室场景中实现 “鸡蛋装箱”“易碎品搬运” 等高精度操作,未来有望扩展至高风险领域。
  2. 零样本与低样本学习
    • 基于网页数据的预训练使模型能理解未见过的物体(如 “空气炸锅”),并通过语言指令直接执行任务,无需额外微调。
    • 对于类似任务(如叠毛巾),仅需 1-5 小时数据微调即可达到高成功率,而全新任务(如微波炉操作)的学习效率比从头训练提升 2 倍。
  3. 实时推理与部署支持
    • 推理阶段需≥8GB GPU,支持 Docker 容器化部署,兼容 PyTorch 框架,降低了实际应用的门槛。
    • 仓库提供针对 LIBERO、DROID 等平台的微调检查点,方便开发者快速适配自有机器人硬件。

开源资源与社区支持

  • 代码与模型:可通过OpenPI GitHub 仓库获取预训练模型、示例代码及详细文档,包含从 JAX 到 PyTorch 的转换工具。
  • 训练与推理工具链:支持混合精度训练、FSDP 分布式训练及 LoRA 低秩适配,同时提供消融实验脚本,方便研究者分析各组件的贡献。
  • 社区生态:Physical Intelligence 团队定期发布技术博客和论文(如 ArXiv 预印本《π0.5: A Vision-Language-Action Model with Open-World Generalization》),并维护开发者论坛,推动机器人 AI 的开源协作。

挑战与未来方向

  1. 当前局限
    • 低层动作生成偶尔出现微小偏差,可能导致任务失败;高层语义推理在复杂场景下仍需优化。
    • 工业级鲁棒性(如抗干扰、自我纠错)尚未完全验证,高风险场景应用需进一步探索。
  2. 改进计划
    • 引入自我纠错机制,使机器人能在执行过程中动态调整策略。
    • 扩展多模态输入(如触觉、声音),提升环境感知的全面性。
    • 探索在线学习能力,实现 “边执行边改进” 的闭环优化。

总结

π0.5 模型通过数据多样性 + 分层推理 + 跨模态迁移的设计,突破了传统 VLA 模型的实验室局限,为机器人在开放世界中的实用化奠定了基础。其开源特性不仅推动了学术研究,也为工业界提供了可落地的解决方案。随着社区的持续贡献和技术迭代,π 系列有望成为机器人学中的通用基础设施,助力机器人从 “工具” 向 “伙伴” 的角色转变。
1 克隆此仓库时,请务必更新子模块: 用我的这个下载方式 如果你直接用官方下载更新不完善,如果你没配好公钥
git clone --recurse-submodules git@github.com:Physical-Intelligence/openpi.git
# Or if you already cloned the repo:
# git submodule update --init --recursive
2 -我们使用uv来管理 Python 依赖项。请参阅uv 安装说明进行设置。uv 安装完成后,运行以下命令来设置环境:
2-1 安装 uv 这是官方 安装方式 ,我在 featurize 上没有安装成功
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh
2-2 换一种安装方式
wget https://github.com/astral-sh/uv/releases/download/0.9.7/uv-x86_64-unknown-linux-gnu.tar.gz
# 解压
tar -zxf uv-x86_64-unknown-linux-gnu.tar.gz
# 进入解压后的目录(通常是单个二进制文件 `uv`)
cd uv-x86_64-unknown-linux-gnu
# 移动到 PATH 目录(确保该目录在你的环境变量中)
mv uv /usr/local/bin/  # 若没有 .cargo/bin,可替换为 /usr/local/bin/
2-3 更新库文件
GIT_LFS_SKIP_SMUDGE=1 uv sync
GIT_LFS_SKIP_SMUDGE=1 uv pip install -e .
2-4 新建文件 vi infer.py
from openpi.training import config as _config
from openpi.policies import policy_config
from openpi.shared import downloadconfig = _config.get_config("pi05_droid")
checkpoint_dir = download.maybe_download("gs://openpi-assets/checkpoints/pi05_droid")# Create a trained policy.
policy = policy_config.create_trained_policy(config, checkpoint_dir)# Run inference on a dummy example.
example = {"observation/exterior_image_1_left": ...,"observation/wrist_image_left": ...,..."prompt": "pick up the fork"
}
action_chunk = policy.infer(example)["actions"]

uv run python 打开 python shell
在这里插入图片描述

http://www.dtcms.com/a/561724.html

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