机器人都能跑马拉松了,为什么走到前台还这么难?

机器人越来越会动了。四足机器人爬楼梯、翻越障碍早已不新鲜。今年北京亦庄的人形机器人半程马拉松上,甚至有近四成参赛队伍采用自主导航方式。

但如果终点不是赛道上的冲线,而是某栋写字楼的前台呢?

在 Vbot(维他动力)展示的一段导航演示中,机器狗接到的任务是:「国泰大厦前台见。」

按照任务设定,它需要从街边出发,穿过电动车与围墙之间的窄道,避让行人、绕开路障,再经过台阶、进入建筑。

对人来说,这不过是一段普通的路。对机器人而言,它不仅需要知道终点在哪里、应对一路上不断变化的环境,还要处理室内外路线的衔接。室外地图路线与室内规划路径可能来自不同系统,坐标参考和路线表达未必一致。进入建筑后,定位条件也可能发生变化。

室外能走,室内也能走,但把这两段路连成一次跨环境的连续任务,难度就是另一回事了。2026 年 7 月,密歇根大学等研究团队提出 NavVerse,专门将室内到室外的连续导航作为独立评测问题。研究发现,现有模型在寻找出口、环境切换和长时间目标搜索等环节仍面临挑战。

不同团队正在尝试不同的解决路径。Vbot 研究团队关注的,是如何把室外道路、建筑入口和室内空间串进同一次导航任务。相比让机器人分别具备室内、室外的导航能力,这还要求它在环境变化时,持续衔接路线信息和运动决策。为此,团队提出了面向室内外一体化长程导航的 VbotNav-0。

这套异步云边双策略框架以已有参考路线为基础,由云端理解路线、给出下一阶段的目标,机器人端则根据最新感知持续调整局部轨迹。让机器人既看懂接下来要去哪里,也持续判断眼前应该怎么走。

一路走到前台,光有地图还不 够

在传统导航系统中,室外路线可能由地图软件根据道路网络生成,室内路径则可能来自机器人预先建立的空间地图和路径规划器。两套路线都能够为机器人指明方向,但它们未必使用相同的数据格式和空间参考。

VbotNav-0 的选择,是用 Route Tokens(路线标记)统一室内外参考路线的表示方式。 简单来说,系统把已经规划好的室内外路线进行对齐,再从中提取机器人接下来需要行进的一小段路线,将其转换成以机器人当前位置为参考的局部几何信息。

除了描述接下来应该朝哪个方向走、路线如何转弯,这些 Route Tokens 还携带路线来源、是否可用、可靠程度以及当前路线进度等信息。

这样,无论机器人走在室外道路上,还是已经进入建筑内部,云端导航策略都可以通过同一类输入,理解接下来应该沿哪段路线前进。

而路线准备好了,也不代表机器人就能直接照着走。这和人类开车使用导航软件有些相似。地图可以告诉驾驶者前方路口右转,但路上的突发情况却要司机自己处理。

在一处狭窄的人行道上,机器狗左侧是围墙,右侧停着一排电动车,前方还有行人。这些障碍未必需要改变整段路线,但足以影响机器人眼前几米应该怎么走。

视频第一视角中叠加的绿色预测轨迹,展示的正是模型在当前环境下选择的局部前进方向。

云端和端侧关注的空间范围不同,对响应速度的要求也不同。如果每一次局部避障都交给云端大模型,机器人就需要反复上传信息、等待推理结果,通信与计算延迟可能影响它对环境变化的反应。但如果只依靠机器人端做出局部反应,又需要确保它始终遵循整体路线,而不是绕过障碍后越走越偏。

VbotNav-0 选择让不同层次的决策各司其职。

研究团队将导航系统划分为 System 2、System 1 和 System 0 三个部分。可以将它们理解成一名「领航员」、一名「司机」,以及负责具体执行动作的运动控制系统。

System 2 是云端的「领航员」,负责判断接下来去哪儿。

它采用一个拥有约 40 亿参数的预训练多模态模型,结合机器人当前看到的画面、此前经过的场景、用户的导航指令,以及参考路线信息,判断下一阶段应该前往哪里。

模型输出的是一个「子目标」(Subgoal)。子目标不是整个任务的最终目的地,而是过程中的一个中间位置。比如,机器人的最终目的地是办公楼前台,但它当前还在街边。云端可以先给出一个朝向建筑入口的局部航点,告诉它眼下应该往哪里走。随着机器人继续移动,云端再结合更新后的环境信息,提供后续指引。

System 1 是机器人端的「司机」,负责判断眼前怎么走。

它接收云端给出的子目标,同时读取摄像头和激光雷达采集的最新信息,生成具体的局部运动轨迹。

在技术实现上,VbotNav-0 使用 DINOv3 提取视觉语义特征,通过 DA2-Small 获取图像几何特征,再与 LiDAR 构建的鸟瞰视角空间特征进行融合。随后,一个基于 Flow Matching 的 16 层 Transformer,负责预测未来一小段运动轨迹。模型每次输出 10 个轨迹点,每个点包含相对位置与朝向信息。

这样一来,云端只需要给出下一阶段的方向,机器人端则根据当前环境判断如何朝这个方向移动。假如前方出现临时障碍物,整体路线不一定需要改变,但端侧可以重新生成局部轨迹,调整眼前的运动方式。

System 0 则是底层运动控制器。

它接收 System 1 预测的轨迹,将其转换成机器人实际执行的运动命令。

三个层次,由此组成了从路线理解、局部轨迹规划到运动控制的处理链条。但云端推理需要时间,机器人却必须持续观察和行动。两者怎样配合,才能不让局部运动受制于云端的更新速度?

这就涉及 VbotNav-0 的另一项核心设计:异步云边双策略协作。

按照论文设定配置,云端每秒更新约 2 次路线级指引,端侧每秒生成约 10 次局部轨迹,而底层控制器以更高频率执行运动控制。

但异步的关键,并不只是更新频率不同。更重要的是改变了它们之间的信息依赖关系。在 VbotNav-0 中,只要已有的云端指引仍然有效,即使还没有新结果返回,端侧就也能结合新的环境观测重新生成局部轨迹。比如,云端已经指引机器狗朝办公楼入口前进,途中突然出现行人,端侧便可以调整局部运动,而不必等待云端重新下达避障指令。

对于要在真实小区、真实商场里运行的消费级机器人,这种持续更新局部轨迹的能力,比单纯追求峰值性能更值得关注。

异步协作还要处理信息的新旧问题。假设云端在机器人接近路口时获取了一张图像,但等推理结果返回,机器人已经向前移动了几米。此时,如果只按照结果到达的先后顺序选择指引,就可能用到基于较早环境信息生成的判断。

因此,VbotNav-0 专门区分了三个时刻:云端获取环境信息的时间、推理结果到达的时间,以及端侧实际做出决策的时间。

按照论文设计,端侧会从已经到达且可用的结果中,选择源上下文最新的指引,避免较早生成、较晚返回的信息覆盖更新的导航判断。

当然,这仍然是系统设计层面的机制。至于长期断网或指引失效等情况,仍然需要更多实际部署验证。

事实上,将较慢的高层推理与较快的底层行动相结合,已是具身导航领域的一条研究路线。NaVILA、高德 ABot-N1 等研究,也探索了不同形式的分层导航架构。

VbotNav-0 则将统一的室内外参考路线接口,与异步云边双导航策略结合起来。Route Tokens 负责把不同来源的路线转换成共同的输入形式,云端策略沿着参考路线给出阶段性目标,机器人端则根据最新感知不断更新局部轨迹。

从路线理解到实时避障、运动控制,这些环节被组织进同一套导航架构,共同服务于跨越室外道路、建筑入口和室内空间的连续移动任务。

这也是 VbotNav-0 相比单独研究某一类环境、某一段路径或局部避障,更值得关注的地方:它将整段跨环境路线的连续执行作为系统设计目标。

不过,架构设计好了,不代表机器人就能稳定完成任务。如果它转错了弯、偏离了路线,甚至在原地来回徘徊,又该怎么办?

走错了路,机器人怎么办?

研究团队将训练分为两个阶段:首先训练云端模型理解路线、预测子目标,再训练机器人端根据当前感知生成局部运动轨迹。

其中,云端策略的训练除了常规监督微调(SFT),还引入了两类值得关注的训练信号。

一类是 DAgger 风格的纠错训练。

不同于只学习预先录制的专家示范,研究团队还会收集模型运行时出现的偏航、错误转弯、来回振荡和越过目标等状态,再利用专家纠正数据训练模型,让它接触更多偏离正确路线后的情况。

另一类是导航相关的视觉问答(VQA)训练,重点强化模型的空间理解能力。

对机器人而言,认出眼前是一条道路,不等于知道它能不能走。VQA 训练涉及可通行区域、道路规则、空间位置和航点诊断等任务,让模型进一步学习判断当前环境与规划路线是否匹配。

为了支撑训练,研究团队构建了超过 65 万条导航片段的数据集,累计时长超过 1,000 小时。其中,真实世界数据超过 35 万条,仿真数据超过 30 万条;按环境划分,室外数据超过 40 万条,室内数据超过 25 万条,涵盖人行道、路口、公园、商场、办公室和家庭等场景。

云端策略主要通过混合来源的数据学习导航与空间理解,端侧轨迹策略则主要使用真实机器人采集的 RGB、LiDAR 和局部轨迹数据,学习根据子目标生成避障轨迹。

那么,实际效果如何?

论文在 145 个自采集场景、258 个闭环评测回合中,将 VbotNav-0 与 CityWalker、ViNT、NaVid、NaVILA、SocialNav 等导航模型进行了比较。

VbotNav-0 最终取得 55.04% 的导航成功率(SR)和 55.03% 的路径长度加权成功率(SPL)。其中,SR 衡量的是任务是否成功完成,SPL 则进一步考虑成功任务的路径效率。

在相同评测设置下,参与比较的模型中,CityWalker 和 SocialNav 的成功率最高,均为 17.83%。VbotNav-0 比这组基线中的最好成绩高出 37.21 个百分点。

不过,VbotNav-0 的任务已经提供参考路线,测试采用保存的路线、渲染场景和统一的闭环评估规则,不能直接等同于 258 次实体机器人实地部署。与此同时,参与比较的模型虽然接入了相同评估器,却没有针对这套任务重新训练,接收的输入信息也不完全一致。

比整体成绩更能解释训练方法作用的,是论文中的消融实验。

研究团队分别移除了 DAgger 纠错数据和 VQA 联合训练,观察导航表现会发生什么变化。

结果显示,去掉 DAgger 后,导航成功率从 55.04% 降至 38.03%,下降 17.01 个百分点;去掉 VQA 联合训练,成功率则降至 45.81%,下降 9.23 个百分点。

在这套模型和测试条件下,两类训练信号都对最终导航表现有所帮助。其中,移除 DAgger 带来的成功率下降更大。这也说明,除了让机器人学习正确的路线,训练数据中那些偏离路线、需要重新调整的状态,同样值得重视。

VQA 的专项实验还提供了更具体的证据。经过相关训练后,模型对可通行区域类别的识别 F1 从 40.5% 提升至 87.2%,空间区域定位 F1 从 12.4% 提升至 59.1%。

论文还展示了一个航点诊断案例。

一组候选航点相对于正确路线出现了整体偏移。未经 VQA 训练的基础模型,错误地认为负方向坐标不合理;而经过训练的模型,则判断整组航点发生了约 5.81 米的偏移,与参考答案的 5.82 米十分接近。

显然,模型需要理解的,已经不只是眼前有哪些物体,还包括路线与空间位置是否匹配。

不过,单个案例并不代表整体能力。经过 VQA 训练后,模型的航点诊断通过率虽然从 3.5% 提升至 45.0%,但距离可靠地判断各种路线问题,仍有明显差距。在导航主实验中,VbotNav-0 预测的终点落入标注为不可通行区域的回合比例,也达到 38.76%。在判断局部目标是否可通行方面,仍有改进空间。当然,这一指标并不等于实体机器人实际发生碰撞的比例。

这些实验为 VbotNav-0 的导航表现,以及纠错训练和空间语义监督的作用提供了支持。但论文尚未充分验证异步机制在复杂通信条件下的独立收益。从特定评测中的成功,到真实环境中的长期稳定运行,仍然有距离。

从马路到前台,机器人还差什么 ?

「 国 泰大厦前台见」,对人类来说,只是一句再平常不过的约定。

但对现阶段只能在特定环境下完成明确任务的机器人而言,如果未来要承担园区巡检、楼宇服务乃至跨场景配送这类更复杂的工作,从室外道路进入建筑,再抵达室内的指定位置,就是其中一种典型需求。

VbotNav-0 将研究重点放在了这样一段连续的移动任务上。它尝试让机器人在已有参考路线的条件下,使用同一套导航架构完成跨环境移动。

而从技术演示走向真实使用,机器人还需要面对不断变化的环境。今天畅通的道路,明天可能多了施工围挡;同一条路线,也可能因为人流变化而需要重新调整运动方式。

在这方面,Vbot 已经有了消费级产品的实际使用基础。2026 年 5 月,维他的首款机器狗「大头」开始量产交付。根据其 8 月公开的数据,产品累计陪伴用户行走了 23,700 公里,过去 3 个月完成了 4 次 OTA 更新。

这些真实使用经历,为机器人发现新问题、积累反馈提供了机会。如何进一步将实际运行中遇到的问题转化为训练数据,并通过模型迭代改善导航能力,会影响机器人能否长期、稳定地完成任务。

当然,VbotNav-0 目前仍依赖已有参考路线。当然,进入没有地图的陌生建筑、可靠地完成室内外定位接续,以及应对长期通信异常等问题,也需要进一步解决。

过去几年,机器人不断刷新人们对运动能力的想象。而当它们真正开始走向工作岗位,我们仍在等待,面对一句普通的「前台见」,它能不能自己走过去。