机器人 / SLAM / 控制 / AI Coding 技术深度简报|2026-09-04

摘要

截至 2026-09-04 09:00(Asia/Shanghai),arXiv Robotics 最新公开列表为 2026-09-03,共 60 条,其中 31 条为 new submissions;Software Engineering 同日共 27 条,其中 12 条为 new submissions(RoboticsSoftware Engineering)。严格最近 24 小时内,高质量、可完整核验且未进入历史索引的机器人 / SLAM / 控制条目不足 5 条,因此本期按任务规范扩展到最近 7 天。除 9 月 3 日正式发布的 GPT-6 Astra 外,其余主动态的 v1 主要提交于 9 月 1–2 日 UTC,均明确标为“时间回补”。

今天状态估计侧最值得关注的是 FOCUS。它把腿式里程计里长期使用的“脚是否接触地面”二值判断改成连续的 FK 观测可信度:脚虽然接触地面,但部分支撑、脚尖拖拽和滑移会让 forward-kinematics 速度约束严重失真。FOCUS 不替换 EKF,而是让一个只依赖 IMU 与关节运动学的轻量网络输出每只脚的连续可信度,再据此混合 FK velocity 与 IMU propagation,并动态调整 EKF measurement covariance。真实 19 段步行数据的 ATE 降低 70.8%,四类动态动作平均 ATE 降低 42.7%(论文)。

控制侧有两条非常强的工程信号。Torque-Sampling MPPI 直接在 torque space 采样并显式求解刚体动力学,用 GPU 并行 rollout 做运动—力混合控制,真实 7-DoF 机械臂上以 0.18 s horizon 达到超过 166 Hz solver update rate,说明 MPPI 已经开始进入传统上由解析 operational-space / impedance controller 占据的高频接触控制层(论文)。Safe-Stop 则把人形机器人急停从固定动作改成“先判断当前状态到底还能不能安全停”:一个 estimator 学当前 stop policy 的经验成功概率,另一个用 Hamilton–Jacobi backup 学 reach-avoid recoverability;只有两者持续同意才真正执行 stop,否则立即切到 damping fall fallback。Unitree G1 上 OOD stop success 达 96.4%,unsafe-approval rate 为 3.89%(论文项目页)。

人形视觉行走方面,WM-LOCO 将 recurrent world model 与 PPO 联合训练,不要求显式 foothold label,而是让 world model 将当前 proprioception + 单目深度压成“未来观测与奖励的预测性摘要”,再把这个 recurrent feature 提供给 policy。Unitree G1 只使用机载 proprioception 和单路深度,在 stepping stones、gap 和 narrow stairs 三类真实地形平均达到 93.3% 成功率(论文)。这条路线值得关注的不是“世界模型生成视频”,而是世界模型作为低维、预测性的控制状态。

主动建图侧,MS-MEM 很像把 next-best-view 和 manipulation planning 合并成同一个 information-gain planner。面对货架遮挡,它不仅能移动相机,还能主动 push / grasp 物体来揭露被遮挡区域;所有候选观察与操作技能使用统一 information gain 排序,同时加入 collateral disturbance constraint,避免为了多看一点把已经确定的场景大幅弄乱(论文)。这比“语义地图永远只是被动接收传感器观测”更接近真实服务机器人。

VLA 方面,HINT 把“语义推理频率”和“低层动作频率”彻底拆开。它只在 manipulation-pattern transition 时调用高层语义推理,确定当前 subtask / target;之后通过 multi-view grounding 与 visual tracking 持续维持这一 semantic commitment,再用 image-space highlighting 或 attention-prior injection 把目标传给冻结的 action policy,不增加 foundation action backbone 参数。双臂 PiPER 三个长时任务中,π0.5 的 full-task success 在多个任务上从 0–13.3% 提升到 30–86.7%(论文项目页)。

AI Coding / Agent Harness 侧,HEART 将工具调用问题从“模型背所有 API schema”改成 Tool Primitive + 动态检索 + Planner/Router/Verifier。ToolFace 收集 25,519 个函数,运行时只检索当前需要的工具;每个 Tool Primitive 自己处理底层 schema resolution 与执行,Agent 间通过更自然的语义接口组合。论文在五个 benchmark 上平均超过 SFT 模型 10%,相对 GPT-5.4 / Claude 4.6 Sonnet / Gemini 3.1 Pro 平均高 6%,API 成本最高下降 85%;50 个真实任务完成率为 84%(论文)。

今天的大模型重点必须单独记录:OpenAI 于 2026-09-03 正式发布 GPT-6 Astra。API 型号为 gpt-6-astra,上下文 1,050,000 tokens,最大输出 128,000 tokens,输入 / 输出价格为 $10 / $50 每百万 tokens;模型面向复杂推理、Coding、Computer Use、Research 和文档工作,并支持 web search、file search、hosted shell、apply patch、computer use、MCP 和 tool search(模型文档安全说明)。它也是 OpenAI 首个达到 Preparedness Framework Critical cybersecurity capability 阈值的广泛部署模型,因此企业 Agent 的权限、隔离和轨迹级监控会变得比“选哪个模型”本身更重要。

1. FOCUS:腿式里程计应该估计“这只脚的 FK 现在有多可信”,而不是只问接触没接触

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 07:34 UTC。 论文

为什么重要

腿式机器人只靠 IMU 会快速漂移,因此几乎所有 proprioceptive odometry 都会在脚支撑时利用 forward kinematics 提供 base velocity 约束。传统实现通常是:

Contact = true  → 信任整只脚 FK
Contact = false → 不使用 FK

但真实动态步态并不是这种二值世界。脚掌可能只有前半部分接触、脚尖拖地、边缘滚动,甚至在 contact detector 仍为 true 时整体滑移。此时“接触”与“FK 速度约束可信”是两件完全不同的事。

FOCUS 的核心贡献正是把它变成一个连续 measurement-quality 问题。

算法模块

部署时网络只读取机器人真正能够稳定获得的 proprioception:

IMU
+
Joint Kinematics
      ↓
FOCUS Reliability Network
      ↓
per-foot continuous FK weight
      ↓
FK velocity ↔ IMU propagated velocity blending
      ↓
adaptive EKF measurement covariance

网络并不直接输出 base pose,也不替代 EKF。它只估计“当前这只脚的运动学速度约束有多值得相信”。因此 learned component 的权限非常小,最终状态仍由显式 model-based estimator 管理。

训练也不需要人工逐帧标注“脚滑了 37%”。作者利用仿真自动产生的 velocity-consistency signal,加上轻量 simulator-contact regularization 学 continuous FK reliability。

传感器与可观测性假设

FOCUS 部署只需要 IMU 和关节运动学,不依赖可靠 torque sensing,这对大量量产人形 / 四足很现实。

但需要明确:它仍然是 proprioceptive odometry。没有视觉、LiDAR、GNSS 或固定世界约束时,global position / yaw 长期仍然会漂。FOCUS 解决的是“脚运动学约束什么时候不该强信”,不是创造绝对位置观测。

实时性与结果

论文报告:

  • 仿真 walking episode ATE 降低 83.7%
  • 19 段真实 walking segment ATE 降低 70.8%
  • 四个真实 dynamic-motion routine 平均 ATE 降低 42.7%

论文摘要没有给出值得直接外推到不同 CPU/GPU 的统一毫秒延迟,因此不人为补 FPS;网络输入规模和职责都较小,真正落地更应测 estimator total P99,而不是只测网络 forward。

鲁棒性、可复现性与风险

最大风险是 simulation-derived reliability 与真实脚底材料、鞋底摩擦、关节间隙、结构柔顺之间的 domain gap。如果网络在极端滑移时仍给高 confidence,反而会把错误 FK 以较小 covariance 强塞给 EKF。

因此生产系统应保留独立 innovation gate:learned confidence 可以调 measurement covariance,但不能绕过 residual consistency check。

适合谁关注

人形 / 四足 proprioceptive state estimation、视觉/LiDAR 临时失效时的高频 fallback,以及正在使用 contact-aided EKF / InEKF 的团队。

工程落地启发

对现有机器人,第一步不必训练 FOCUS。先把当前 estimator 的二值 contact gate 改成可接受连续 foot_observation_confidence 的接口,并记录:

foot_contact
FK_velocity_residual
slip_indicator
innovation
estimated_confidence

只要确认“滑移前后 residual 分布明显变化”,就已经具备做连续可信度估计的基础。

2. Torque-Sampling MPPI:让 MPPI 直接在力矩空间做 166 Hz 接触控制

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 02:46 UTC;IROS 2026 接收。 论文

为什么重要

很多 MPPI 机器人工作仍然把 dynamics 简化到 velocity / kinematic command,然后由另一层 controller 承担真实力矩和接触。

这篇工作的野心更直接:把完整 rigid-body dynamics 放进 MPPI rollout,并在 joint torque 而不是 joint position / velocity 上采样。这样 task-space motion、contact force、compliance、安全约束可以在同一个 receding-horizon cost 中协同。

算法模块

Current joint state
        ↓
Torque-sequence sampling
        ↓
GPU-parallel analytic forward dynamics
        ↓
Task-space motion cost
+ force / contact objective
+ safety constraints
        ↓
Path-integral weighted update
        ↓
execute first torque

作者使用专门 GPU 并行的解析动力学计算,大量 torque rollout 直接前向求刚体运动,而不是为每条候选再调用通用优化器。

动力学与传感器假设

完整刚体模型进入 rollout 是优点,也是主要风险来源:

  • link inertial parameter;
  • friction;
  • actuator delay;
  • payload;
  • contact model;

只要明显失准,规划器预测的 contact force 与真实世界就会偏离。

值得注意的是公开作者说明中展示了不依赖腕部 F/T sensor 的 feedforward force regulation,但这不意味着生产系统应该删除 force/torque 或 motor-current safety monitor。

实时性与真机验证

论文报告:

  • prediction horizon:0.18 s
  • solver update:>166 Hz
  • 实体平台:7-DoF manipulator;
  • 验证包括真实接触 / compliant manipulation。

这已经进入 6 ms 级 solver 周期,说明 GPU sampling MPC 正在逼近传统高频 operational-space control 的时间尺度。

鲁棒性、可复现性与风险

当前没有稳定公开代码仓库,因此复现成本仍高,尤其是 GPU analytic dynamics kernel 和完整 torque-level safety plumbing。

产品中还应增加硬性的:

torque limit
joint limit
power / thermal envelope
contact-force envelope
watchdog

不能因为优化器“预测安全”就把驱动器保护关闭。

适合谁关注

机械臂接触操作、力控、柔顺控制、GPU MPPI,以及希望把传统 impedance controller 和在线非线性规划进一步融合的团队。

工程落地启发

可以先从现有 MPPI 中把 sampling variable 从 Cartesian velocity 改为短时 Δτ 或 bounded torque residual,而 nominal gravity / impedance controller 继续保留:

Safe nominal controller
        +
MPPI bounded torque residual

这样比一次性把全部 torque authority 交给采样优化器更容易上线。

3. Safe-Stop:急停不是“立即执行一个停止动作”,而是先判断当前状态是否还具备可停止性

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 09:29 UTC。 论文 · 项目页

为什么重要

高速人形在跑、跳、转身时收到 E-stop,如果立即切到固定站立 / 制动策略,未必比继续走一步更安全。某些状态已经没有足够支撑域和角动量余量完成稳定停止。

因此真正的问题是:

现在还能安全停吗?如果不能,最安全的失败方式是什么?

算法模块

Safe-Stop 分开学习“怎么停”和“能不能停”:

Current recent state window
        ↓
Stop Probability Estimator
        +
HJ Reach-Avoid Value Estimator
        ↓
持续一致?
  ├─ Yes → learned stop policy
  └─ No  → damping fall fallback

Stop Probability 由真实 stop-policy rollout outcome 监督,学的是当前 controller 的经验行为边界;Reach-Avoid estimator 使用 Hamilton–Jacobi backup 提供更偏物理 recoverability 的信号。

两者不是取平均,而是做 agreement gate;短窗口中任一条件失败就切 fallback。

动力学假设

Safe-Stop 的价值函数和 stop policy 都建立在训练覆盖的机器人动力学及状态空间上。地面摩擦、负载、鞋底材料、执行器性能变化都可能改变真实 stoppability boundary。

所以“learned stoppability value”不是形式化全局证书,而是一个比固定急停动作更有信息的运行时 decision layer。

实时性与真机结果

项目页报告 Unitree G1:

  • OOD stop success:96.4%
  • unsafe-approval rate:3.89%
  • 同一 stop framework 可跨不同 upstream behavior 使用,不需要为每个行为重新训练急停器。

这点非常重要:急停最好是机器人平台级 capability,而不是每个 locomotion skill 各写一套。

鲁棒性与风险

任何 learned safety gate 最危险的错误都是 false positive —— 系统认为“可以停”,实际却停不住。

因此产品中应保存:

stop_probability
reach_avoid_value
trigger_state
chosen_mode
actual_outcome

不断用真实执行重新校准 unsafe-approval rate。

适合谁关注

人形、轮足、高动态四足,以及任何存在“紧急停车本身也可能导致摔倒/碰撞”的机器人。

工程落地启发

安全状态机不应该只有:

RUN → E_STOP

而更适合:

RUN
 ↓
STOP_FEASIBILITY
 ├─ CONTROLLED_STOP
 ├─ SAFE_FALL / DAMPING
 └─ HARDWARE_ESTOP

硬件 E-stop 仍保留最高优先级;learned layer 只负责在软件控制仍可用时选择更合理的停止方式。

4. WM-LOCO:世界模型对人形行走最有价值的输出,可能不是未来视频,而是“未来可落脚性的预测状态”

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 12:57 UTC。 论文

为什么重要

stepping stone、gap 和窄楼梯的问题不是“现在这一帧看没看清”,而是下一两步必须提前准备身体状态。只对当前 depth 做 reactive mapping,很容易直到脚已经快落下才发现前方没有可恢复 foothold。

WM-LOCO 让 world model 预测 near-future observation / reward 的结构信息,再把这个预测性 latent 直接作为 policy state。

算法模块

Proprioception + single depth frame
              ↓
Recurrent World Model
              ↓
predictive recurrent feature
              ↓
PPO locomotion policy
              ↓
joint action

这里 world model 不是独立视频生成器,也不显式输出 foothold label。它学习的是一个能够总结“未来会发生什么”的内部 recurrent state。

传感器与动力学假设

实体 G1 只使用 onboard proprioception + 单路 depth stream,硬件接口非常干净。

但世界模型训练时仍然依赖仿真的地形与动力学覆盖。真实 stepping stone 的摩擦、深度传感器 dropout、玻璃 / 黑色材质都可能使预测 latent 失真。

真机结果

同一策略直接部署在 Unitree G1,在:

  • gaps;
  • stepping stones;
  • stairs;

三类 foothold-constrained terrain 平均成功率 93.3%

仿真中,matched reactive baseline 在 gap / stepping-stone 条件会完全失败,而 WM-LOCO 能维持成功;楼梯上成功率相近,但 stride efficiency 和 pelvis acceleration 更好。

鲁棒性、可复现性与风险

当前没有稳定公开代码 / checkpoint 链接,复现性暂评中等偏低。

世界模型 latent 也很难直接解释,因此上线时建议仍保留显式几何风险量,例如前方 minimum depth、support-area confidence 和 emergency stop/fall state。

适合谁关注

人形、轮足、楼梯 / stepping-stone locomotion,以及正在思考“世界模型怎样真正进入低层控制,而不是只做视频预测”的团队。

工程落地启发

可以先训练一个非常小的 predictive auxiliary model,只预测未来 0.5–1.0 s 的:

support feasibility
body pitch/roll risk
terrain discontinuity

再把 latent / risk feature 给现有 locomotion policy,而不是一开始训练大视频 world model。

5. MS-MEM:地图不确定时,机器人可以主动推开、抓走遮挡物,但不能为了看清而把场景弄乱

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 12:01 UTC。 论文

为什么重要

货架、柜子、桌面收纳场景里,“换一个观察视角”经常不够。目标可能被前排物体彻底挡住,机器人必须真的改变环境才能获得新信息。

这会产生新的规划冲突:

为了减少地图不确定性,可以把东西都推开;但这样会破坏本来已经确定的环境状态。

MS-MEM 把这一矛盾正式写进 action selection。

算法模块

系统统一管理三类 skill:

Active Viewpoint
Push
Grasp
   ↓
shared information-gain evaluation
   +
scene evidential belief
   +
uncertainty-aware grasp belief
   +
collateral disturbance constraint
   ↓
choose next action

scene map 不只是概率 occupancy,而是 metric-semantic evidential belief;grasp estimator 同时表示 affordance 与 orientation uncertainty。

传感器与地图假设

它面向 confined / cluttered scene,核心前提是机器人能够建立对象级/语义级 belief,并预测 manipulation 对场景的影响。

这比纯 next-best-view 更复杂:push / grasp 可能造成不可逆变化,因此 action model、对象身份和 manipulation success 都会影响后续地图一致性。

实时性与结果

当前公开摘要主要报告 mapping accuracy 与 disturbance 的相对改善,没有给出可安全外推的统一 FPS。它属于高层 active mapping / manipulation action selection,不应拿 100 Hz 控制周期衡量。

风险

最危险的情况是“为了消除 perception uncertainty 引入了更大的 world-state uncertainty”。例如推一个盒子,后面多个对象同时滚动,原本 confident 的地图反而失效。

所以 Collateral Disturbance Constraint 的思想非常值得保留:information gain 必须扣除对已知世界造成的破坏成本。

适合谁关注

服务机器人、货架拣选、柜内检索、移动操作、主动感知与长期语义地图。

工程落地启发

内部 active mapping planner 可以统一使用:

Utility = Expected Information Gain
        - λ1 * scene disturbance
        - λ2 * execution risk
        - λ3 * task delay

这样“移动相机”“推一下”“抓走一个遮挡物”才真正能在同一尺度比较。

6. HINT:长时 VLA 不应该每帧重新解释用户意图

时间回补:v1 提交于 2026-09-02 14:26 UTC。 论文 · 项目页

为什么重要

长时操作里,人给的是稀疏语义意图,例如:

“把水果放进蓝篮子,蔬菜放进粉篮子。”

低层相机却每帧都在变化。若 VLA 每一步都重新从复杂视觉场景解释任务,容易出现 visual shortcut:某个显眼物体突然吸走 attention,模型忘掉原本 semantic commitment。

HINT 的关键假设是:

语义意图变化很慢,手—物体几何变化很快。

两者不应该使用同一个更新频率。

算法模块

Manipulation Pattern Router
        ↓
仅在 pattern transition 时做 semantic reasoning
        ↓
确定 subtask + target
        ↓
Multi-view Grounding
        ↓
Visual Tracking 持续维持 target identity
        ↓
Highlight / Attention-Prior Injection
        ↓
Frozen Foundation Action Policy

它探索两种无需修改 action backbone 参数的接口:

  1. 在输入图像上做 semantic highlighting;
  2. 对 action model 的 attention 注入 target prior。

真机平台与结果

项目页使用双臂 PiPER,一路全局相机 + 两路 wrist camera,在:

  • fruit/vegetable sorting;
  • word spelling;
  • peg-in-hole;

三个长时任务上测试 Wall-OSS-0.5 与 π0.5。

π0.5 的 in-distribution full-task success:

  • Sorting:10.0% → 60.0%
  • Spelling:13.3% → 86.7%
  • Peg-in-hole:5.0% → 40.0%

多个 OOD 设置中,原始 π0.5 full-task success 为 0%,HINT 可达到 30%。

风险

一旦 semantic commitment 本身错了,tracking 会非常稳定地“坚持错误目标”。

因此真实系统必须有重新触发 semantic reasoning 的条件,例如:

tracking confidence drop
unexpected contact
subtask timeout
object identity conflict
operator correction

适合谁关注

长时 VLA、双臂操作、语义规划 + 冻结低层 policy,以及希望降低高层 VLM 调用频率的团队。

工程落地启发

高层任务状态不要只是一段 Prompt,而应变成持久、可追踪的对象:

ActiveIntent {
  subtask
  object_id
  goal_relation
  confidence
  created_at
  expires_on
}

低层 policy 消费这个状态,而不是每帧重新“读懂整条用户指令”。

7. HEART:工具目录越来越大以后,Agent 不应该把 2.5 万个 API Schema 全塞进 Context

时间回补:v1 提交于 2026-09-01 18:07 UTC。 论文

突破性工程价值

企业 Agent 的工具越来越多:GitHub、数据库、日志、部署、CRM、文件系统、云服务……传统 Function Calling 的问题逐渐从“模型会不会调用 API”变成:

  • schema 数量太多;
  • 工具输出类型彼此不兼容;
  • 上一个工具的输出还要再手工转换成下一个工具输入;
  • context 中枚举全部工具会占据大量 token。

HEART 的核心不是再训练一个专用 Tool-Use 模型,而是重新设计 harness。

Tool Primitive 与 ToolFace

Tool Primitive 在每个底层 API 外面增加一个 agent-native semantic interface:上层 Agent 用自然语言描述需要做什么,由 primitive 内部解决 schema mapping、参数组装和执行。

ToolFace 则维护 25,519 个函数,运行时只检索与当前任务相关的一小组工具,不再把完整 catalogue 放入模型上下文。

HEART 最上层再提供:

Planner
  ↓
Router
  ↓
Tool Primitive(s)
  ↓
Verifier
  ↓
feedback-driven recovery

结果

论文报告:

  • 五个 benchmark 平均超过 SFT-based tool models 10%
  • 相对 GPT-5.4、Claude-4.6-Sonnet、Gemini-3.1-Pro 平均高 6%
  • API cost 最高下降 85%
  • 50 个真实任务完成率 84%,三个 frontier commercial model 平均约 22%。

是否适合真实研发流程

非常适合工具种类多、schema 经常变化的 Work/Coding Agent,但要警惕一个关键问题:

把 schema resolution 包进另一个 LLM,并没有消除错误,只是把错误边界移动到了 Primitive 内部。

真正高权限工具仍应有确定性的 typed validation。

权限、安全与可验证性风险

Tool Primitive 最好拥有显式 capability scope:

read_only
workspace_write
repo_push
deploy
send_external
secret_access

Planner/Router 只能选择工具,不能自行扩大其 capability。

Verifier 也不能只是另一个模型说“看起来成功”,关键动作应消费真实 tool receipt、exit code、revision 和 post-condition。

工程落地启发

对于公司内部 Agent,可以将现有低层 API 包装成少量稳定 primitive:

RepoRead
RepoModify
BuildAndTest
DeployCandidate
ArtifactPublish

每个 primitive 内部再处理具体 GitHub / Jenkins / Kubernetes / NAS API 的变化。这样模型面对的是稳定的“工程动作语义”,而不是几百个底层 endpoint。

8. GPT-6 Astra:大模型进入“超长上下文 + 完整电脑工作 + Critical Cyber Capability”阶段

最近 24 小时正式发布:OpenAI 于 2026-09-03 发布。 模型文档 · 安全说明

突破性工程价值

GPT-6 Astra 的定位不是单纯下一代聊天模型,而是 OpenAI 当前面向最复杂 end-to-end work 的旗舰:

  • complex reasoning;
  • coding;
  • computer use;
  • research;
  • document creation;
  • multi-tool agent execution。

API 支持的 reasoning.effort 包括 low / medium / high / xhigh / max,因此同一个模型也开始显式承担不同计算预算的 Worker/Reviewer 角色。

API 与成本

官方模型文档:

Model ID:        gpt-6-astra
Context:         1,050,000 tokens
Max output:      128,000 tokens
Knowledge cutoff: 2026-04-30
Input:           $10 / 1M tokens
Cached input:    $1 / 1M tokens
Output:          $50 / 1M tokens

超过 272K 输入 tokens 的请求采用更高长上下文价格,因此“1M context 可以用”并不等于“每个 Agent 都应该把整个仓库塞进去”。

Responses API 下官方列出的工具包括 web search、file search、image generation、code interpreter、hosted shell、apply patch、skills、computer use、MCP 和 tool search。

对 AI Coding 的意义

相较 GPT-5.6 Sol,Astra 标准 API 输入与输出单价均约为 2.5×。因此更合理的架构不是所有任务无脑升级 Astra,而是:

Cheap / fast Scout
        ↓
normal Worker
        ↓
Astra deep fixer / reviewer
        ↓
deterministic validator

尤其仓库探索、文件筛选和重复工具操作可以留给便宜 Worker,把 Astra 的预算集中到真正需要复杂跨文件推理的阶段。

安全与权限风险

OpenAI 将 Astra 评定为其首个达到 Preparedness Framework Critical cybersecurity capability 阈值的广泛部署模型。官方同时说明它在授权边界、prompt injection 和 agentic safety 上比 GPT-5.6 Sol 更强,但也发现其 CoT monitorability 相对下降,在专门要求规避监控的 adversarial setting 中存在 monitor evasion 风险。

这对企业 Agent 的结论非常明确:

更强模型不能拥有更宽的默认权限。

相反,模型越强,越需要:

sandbox
least privilege
network egress policy
secret isolation
full tool receipt
independent authorization
immutable audit log

适合谁关注

复杂 Coding Agent、长文档/研究 Agent、Computer Use、跨应用工作流,以及正在设计分层模型路由的团队。

工程落地启发

上线 Astra 时不要只做 benchmark A/B,还应锁定:

requested_model
actual_snapshot
reasoning_effort
tool_policy
prompt_version
repo_revision
cost
latency
validator_result

模型切换本身应视为一次正式的软件依赖升级,进入 regression / canary / rollback 流程。

经典论文回顾

Contact-Aided Invariant EKF:为什么腿式机器人“脚接触地面”可以成为状态估计的结构约束

Ross Hartley、Maani Ghaffari、Ryan Eustice、Jessy Grizzle 的 Contact-Aided Invariant Extended Kalman Filtering for Robot State Estimation 的 RSS 版本发表于 2018 年,随后扩展版于 2020 年发表于 IJRR。它把 IMU、forward kinematics 和离散接触事件统一进 Lie-group Invariant EKF,是现代腿式 proprioceptive state estimation 的重要基础工作之一(IJRR / DOI官方 C++ 代码)。

核心问题

腿式机器人需要数百 Hz 的 base pose / velocity,但视觉与 LiDAR:

  • 有额外延迟;
  • 会被遮挡;
  • 受环境影响;
  • 不一定每台机器人都有。

而 IMU 高频、稳定,却会积分漂移。

当一只脚可靠地固定在世界中时,forward kinematics 实际上提供了一个非常强的相对几何约束:

IMU propagation
      +
foot contact
      +
forward kinematics
      ↓
base pose / velocity
+ contact-point states

关键数学思想:Invariant Error 与 Log-Linear Dynamics

普通 EKF 在线性化时,Jacobian 依赖当前 state estimate。若估计本来就偏得比较大,错误的线性化点会进一步导致 inconsistency。

Contact-aided InEKF 将 pose / velocity / contact states 放到合适的矩阵 Lie group 上,并利用 group-affine dynamics,使 invariant estimation error 在 Lie algebra 中具有近似 autonomous、log-linear 的误差结构。

重要结果是:在线性化误差动力学和 observation model 中,关键 Jacobian 不再强依赖当前姿态估计本身,因此 convergence / consistency 往往优于普通 quaternion EKF。

Contact State 的加入与删除

脚落地时:

augment contact point state

脚抬起时:

marginalize / remove contact state

这让 estimator 能够天然处理 walking 中不断创建和断开的约束,而不是把接触当成固定传感器。

传感器与动力学假设

经典 contact-aided InEKF 的关键假设是:

当 contact 被声明有效时,接触点相对世界近似静止。

这正是今天 FOCUS 要修补的边界。

脚滑、toe drag、partial contact 时,接触状态虽然在逻辑上为 true,但“静止世界点”假设已经不成立。若 measurement covariance 仍然很小,滤波器就会非常自信地吸收错误运动学约束。

因此今天更合理的组合是:

Invariant EKF / model-based estimator
             +
continuous contact/FK reliability
             +
innovation consistency gate

而不是抛弃经典 estimator。

当年为什么重要

它给腿式机器人提供了一条纯 proprioception、低延迟、高频的 base state estimation 路线,并且把 Lie-group symmetry 的理论优势真正带到了 Cassie 等实体平台。

今天仍然有效的思想

  1. 接触本身也是传感器。 机器人与环境形成的物理约束可以进入 estimator,而不仅仅是 Camera / LiDAR / GNSS。
  2. 状态几何结构应该进入滤波器设计。 Pose 不只是普通欧氏向量。
  3. 可观测性必须和非线性系统一致。 数值 covariance 变小,不代表真实世界信息增加。
  4. 高频 proprioceptive estimator 与低频 exteroceptive correction 应分层。

已被后续扩展的部分

今天的腿式状态估计已经大量加入:

  • learned contact / slip confidence;
  • foot force / torque;
  • visual-inertial / LiDAR-inertial correction;
  • factor graph smoothing;
  • deformable contact;
  • terrain-aware measurement model。

经典的 binary rigid contact 假设因此不再足够,但 InEKF 的结构仍然很有价值。

公开代码与可复现性

官方 RossHartley/invariant-ekf 提供 C++ 实现,支持:

  • IMU propagation;
  • landmark localization / SLAM;
  • kinematic + contact measurement;
  • contact-aided example;
  • ROS wrapper。

仓库采用 BSD-3-Clause License,对工程复现非常友好。

对当前工程项目的重新解读

对四足 / 人形甚至轮足机器人,建议把估计器拆成三层:

IMU + Joint
   ↓
High-rate InEKF / ESKF
   ↑
continuous contact reliability
   ↑
LiDAR / Vision / RTK low-rate global correction

如果还有轮速、反光标志、第二只 LiDAR,可以让它们专门补当前 weak direction,而不是全部当成固定等权测量。

经典 InEKF 与今天 FOCUS 放在一起看,最重要的系统结论是:

模型结构负责告诉你观测“应该怎样约束状态”,学习模块负责告诉你“这一次观测到底该信多少”。

今日结论

今天最明确的状态估计趋势是:学习模块越来越少直接生成最终状态,更多负责预测 measurement quality。 FOCUS 不替代 EKF,只给 FK 约束一个连续可信度;经典 Contact-Aided InEKF 则提供可解释、结构正确的 contact-inertial estimator。把二者结合,比再训练一个端到端 pose network 更符合长期机器人状态估计的工程边界。

控制侧同样在重新划分职责。Torque-Sampling MPPI 表明 sampling MPC 已经可以进入 100 Hz 以上的 torque / force control 层;Safe-Stop 则提醒我们,即使“急停”这种看似确定性的安全动作,也必须考虑当前状态的 recoverability。未来高动态机器人更合理的安全栈会是:

Nominal Learned / MPC Control
          ↓
Recoverability / Viability Monitor
          ↓
Controlled Stop / Safe Fall / Hardware E-stop

WM-LOCO 与 HINT 分别处理两个不同时间尺度的问题:前者让 policy 拥有对未来地形的预测性状态,后者让高层 semantic intent 不必每帧重算。真实 Foundation Robot 很可能不会是“一只 50 Hz 大模型”,而会逐渐形成:

稀疏语义推理
   ↓
中频预测 / 行为状态
   ↓
高频控制
   ↓
更高频硬件保护

MS-MEM 又补上了世界状态这一层:当信息不足时,机器人不必被动等待新观测,而可以主动改变环境来获取信息;但这种主动感知必须同时约束对世界的破坏程度。

AI Coding 侧,HEART 与 GPT-6 Astra 放在一起看尤其有意义。模型能力继续快速增长,但大工具目录、API 变化、权限、验证和长期轨迹管理不会因此消失。相反,当模型开始能够连续执行复杂电脑任务并达到 Critical cyber capability 后,Harness、Permission、Verifier 和 Audit Log 会变得比 Prompt Engineering 更接近生产系统的核心基础设施。

最值得深入研究或尝试复现的方向

  1. FOCUS-lite:把 contact gate 改成连续可信度。 不改现有 ESKF/InEKF,只给每只脚增加 reliability,先用 FK-vs-IMU innovation 的统计模型或小网络输出 covariance scale;在走路、跑步、脚尖拖地、低摩擦地面上做 A/B。

  2. Torque-MPPI 的 bounded residual 版本。 保留现有 impedance / gravity compensation,让 MPPI 只优化有限幅 torque residual,测真实接触任务中的 P95/P99 solver latency、force overshoot 和模型失配敏感度。

  3. 平台级 Safe-Stop / Safe-Fall 状态机。 不为每个 skill 单独写停止逻辑,把“是否还能站稳停止”作为共享 recoverability service;记录每次 stop trigger 与真实 outcome,持续校准 false-safe rate。

  4. Agent Tool Primitive 化。 先从 GitHub / Build / Deploy 三类工具做起,把数十个底层 API 收敛成少量稳定 primitive,同时保留 typed permission 和确定性 post-condition;用同一批长期 Coding Task 比较 token、tool failure 和恢复成功率。

参考资料

  1. arXiv Robotics 最新列表
  2. arXiv Software Engineering 最新列表
  3. FOCUS
  4. Real-Time Dynamics-Based Torque-Sampling MPPI
  5. Humanoid Safe Stop · 项目页
  6. WM-LOCO
  7. MS-MEM
  8. HINT · 项目页
  9. HEART / Harness Engineering
  10. GPT-6 Astra 模型文档 · 安全说明
  11. Contact-Aided Invariant EKF / IJRR · 官方代码