RLinf-USER:真实世界机器人训练的效率革命

RLinf-USER 统一系统助力真实世界机器人训练,效率提升 5.7 倍,支持异构协同与云边端在线微调。

原文标题:RLinf-USER重磅发布!别再用仿真了,真实世界训练也能「极致效率与系统化」

原文作者:机器之心

冷月清谈:

RLinf-USER 是一个专为真实世界在线策略学习构建的统一且可扩展的系统。它将物理机器人视为与 GPU 同等的计算资源,通过统一硬件抽象层实现自动发现和统一调度。系统采用全异步流水线设计,解耦机器人工作、GPU 计算和网络更新,将真实世界训练吞吐量提升 5.7 倍。同时,RLinf-USER 构建了自适应通信平面,支持云边端无缝协同,并提供持久化缓存感知缓冲区,实现 TB 级历史轨迹存储和崩溃恢复。该系统在 VLA 大模型在线进化、异构机器人协同、跨域云边协同等多个真实任务中验证了其效率和性能。

怜星夜思:

1、RLinf-USER 提出的“机器人即计算”的概念,会对机器人行业的未来发展产生哪些深远影响?
2、RLinf-USER 在异构机器人协同方面的突破,对于多机器人协作完成复杂任务有什么启发?
3、RLinf-USER 的全异步流水线设计在提升训练效率方面效果显著。在哪些其他领域也可以借鉴这种设计思路?

原文内容


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机器之心发布


核心速览:


  • 🌟 首个统一系统:将物理机器人提升为与 GPU 同等的计算资源,打破硬件隔阂。

  • ⚡️ 极致效率:全异步架构将真实世界训练吞吐量提升 5.7 倍

  • 🤖 异构协同:让不同品牌、不同构型的机器人(如 Franka + ARX)在同一模型下协同进化。

  •   🧠 大模型支持:原生支持 VLA(如 PI0)的云边端在线微调。



  • Code: https://github.com/RLinf/RLinf

  • 论文链接:https://arxiv.org/abs/2602.07837


01. 背景:当 AI 撞上物理世界的墙


在具身智能的浪潮中,我们已经见证了仿真训练的巨大成功。然而,当我们试图将智能带入真实世界时,却撞上了一堵看不见的墙:


  • 时间无法加速:物理世界没有 100 倍速的快进键,数据采集极其昂贵。

  • 系统支离破碎:训练在云端,控制在边缘,中间隔着不稳定的网络;机器人被视为难以管理的 “外设”,而非计算资源。

  • 数据稍纵即逝:一旦发生故障或网络中断,昂贵的长序列数据往往付诸东流。


真实世界的策略学习(Real-World Policy Learning),不仅是算法的挑战,更是系统的挑战。


今天,我们正式介绍 RLinf-USER —— 一个专为真实世界在线策略学习打造的统一且可扩展的系统。它不只是一个训练框架,更是连接数字大脑与物理躯体的 “神经系统”,是实现千台机器人物理世界策略进化的关键一环。


02. RLinf-USER 是什么?


RLinf-USER (Unified and Extensible SystEm for Real-World Online Policy Learning) 是基于 RLinf 基础设施构建的专用系统。它的核心理念只有一个:将物理世界的复杂性,封装为简洁的计算流。


图 1 RLinf-USER 是基于 RLinf 构建的真机强化学习专用系统


系统设计:


🤖 设计 1. 机器人即计算 (Robot as Compute)


RLinf 首次提出 “像使用 GPU 一样使用机器人” 的概念。在 RLinf-USER 中,机器人不再是游离于集群之外的 “设备”。通过统一硬件抽象层 (HAL),物理机器人被虚拟化为与 GPU/TPU 同等的可调度资源。


  • 自动发现:像插上显卡一样,系统自动识别接入的机器人。

  • 统一调度:无论是 7 自由度的机械臂,还是 4090 显卡,都在同一个资源池中被统一编排。


🌐 设计 2. 云边端无缝协同 (Adaptive Cloud-Edge Link)


大模型在云端,机器人在边缘。RLinf-USER 构建了一个自适应通信平面:


  • 隧道穿透:无论机器人身处防火墙后还是复杂内网中,隧道技术都能建立直达云端的专线。

  • 流量本地化:智能的分布式数据通道,只传输必要的训练样本,将海量原始观测数据截流在边缘,无惧带宽瓶颈。


图 2 RLinf-USER 系统设计总览:统一硬件抽象层与自适应通信平面


学习框架设计:


图 3 RLinf-USER 学习框架设计总览


⚡️ 设计 3. 全异步进化引擎 (Fully Asynchronous Pipeline)


真实世界不能等待。传统的 “采集 - 训练” 同步循环会让机器人把大量时间浪费在等待计算上。


RLinf-USER 采用了全异步流水线设计


  • 永不停歇:机器人在持续工作,GPU 在持续计算,网络在持续更新。三个进程完全解耦,互不等待。

  • 极致吞吐:在 VLA 模型训练中,这种设计将整体吞吐量提升了 5.70 倍!这意味着在同样的物理时间内,你的机器人能多学 5 倍的经验。


图 4 全异步流水线


💾 设计 4. 数据的 “时光机” (Persistent-Cache-Aware Buffer)


我们设计了持久化缓存感知缓冲区:


  • 无限记忆:打破内存限制,支持 TB 级甚至 PB 级的历史轨迹存储。

  • 崩溃恢复:即使实验意外中断,数据和状态也能毫发无损,支持长达数周的连续训练。


图 5 持久化缓存感知 buffer


🧠 设计 5. 丰富的在线学习组件支持


USER 在统一的接口下,支持了多样的学习组件,模块化的设计易于二次开发:


  • 模型支持:CNN model,Flow matching model,VLA(如 PI0)

  • 算法支持:强化学习(如 SAC、SAC Flow)、模仿学习(如 HG-DAgger)

  • 奖励函数支持:规则奖励、人工奖励、奖励模型


03. 硬核实战:它能做到什么?


RLinf-USER 在 5 个真实任务中证明了效率和性能。


图 6 在 5 个真实世界任务上验证 USER,对应不同的 reward、算法、策略


🏆 战绩一:VLA 大模型的在线进化


这是目前少有的支持 3B 参数 VLA 模型(PI0)在真实世界进行在线微调的系统。


  • 任务:桌面清理(Table Clean-up)—— 一个包含分类、抓取、放置、关盖的长序列任务。


  • 结果:通过 HG-DAgger 算法,模型成功率从 45% 飙升至 80%。随着训练进行,人工干预次数显著下降,机器人逐渐学会了独立思考。


图 7 USER 框架使用 HG-DAgger 算法微调 PI0 模型。人工干预次数显著下降,成功率从 45%->80%


🤝 战绩二:异构机器人 “大一统”


RLinf-USER 完成了一项极具挑战的实验:让两种完全不同的机器人一起学习。


  • 组合:高端的 7-DoF Franka 机械臂 + 低成本的 6-DoF ARX 机械臂。

  • 效果:尽管它们的构型、关节数、摄像头参数截然不同,但在 USER 的统一抽象下,它们共同为一个策略贡献数据。最终,同一个模型学会了控制这两种截然不同的 “身体”。


图 8 使用 USER 进行异构训练


☁️ 战绩三:跨越千里的 “云 - 边” 协同


针对大模型训练算力在云端、机器人执行在边缘端的典型场景,RLinf-USER  克服了物理距离和网络隔离的障碍。


  • 挑战:训练节点位于北京(云端),而机器人和推理节点位于数千公里外的深圳(边缘端),中间隔着高延迟、带宽受限且复杂的公网环境。

  • 效果:得益于 USER 的隧道网络技术(Tunneling-based Networking)和分布式数据通道,跨域通信的效率大幅提升。实验数据显示,在跨域部署下,单集(Episode)数据的生成时间缩短了约 3 倍(从~69 秒 降至~22 秒),实现了如同在局域网般流畅的远程分布式训练。


 图 9 USER 自适应通信平面显著降低了跨域部署的通信延迟


⏱️ 战绩四:异步 vs 同步架构速度的碾压


在经典的插孔(Peg Insertion)任务中:

 

  • 传统同步架构:收敛需要 8000+ 秒。

  • RLinf-USER:收敛仅需 约 1500 秒。


效率提升超过 5 倍,让原本漫长的训练过程变得立等可取。


图 10 USER 的全异步工作流显著提升了物理世界中算法的收敛速度


💾 战绩五:打破 “内存墙”,数据的无限记忆与极速吞吐


在真实世界长周期(Long-horizon)的训练中,数据是极其宝贵的资产。针对传统 Buffer “存不下” 或 “读得慢” 的痛点,RLinf-USER 拒绝妥协。


  • 机制: RLinf-USER 独创了 持久化缓存感知 Buffer (Persistent-Cache-Aware Buffer),通过智能索引机制,将海量历史数据异步落盘,同时在内存中保留高频热点数据(Cache)。

  • 效果: 这是一个 “鱼和熊掌兼得” 的方案。实验评测显示,RLinf-USER 在提供 磁盘级 “无限” 容量(支持 TB 级历史数据回溯)的同时,实现了 显著优于纯磁盘存储的采样吞吐量。同样关键的是,它自带崩溃恢复能力,即使实验因故障意外中断,长期积累的宝贵数据也能毫发无损,随时重启 “再战”。


图 11 RLinf-USER 的 Buffer 在不同配置下的吞吐量性能测试,平衡了容量与效率


04. 为什么选择 RLinf-USER?


如果说 ChatGPT 是 AI 在数字世界的里程碑,那么 RLinf-USER 致力于成为具身智能在物理世界的基石。


✅ 如果你是研究者:它兼容 CNN、Flow-based policy、VLA 等多种策略,支持 RL、IL、Human-in-the-loop 等各种算法。它将模型、算法等模块解耦,简化开发难度。

✅ 果你是工程师:它提供了工业级的稳定性(崩溃恢复)和扩展性(自动硬件发现),让大规模机器人集群管理变得像管理服务器一样简单。


此时此刻,机器人不再只是外设。RLinf-USER,让智能真正 “具身”。



写在最后


RLinf 发布半年,Github Star 2.5k+,得到了学术界和工业界的广泛认可,达成了多项战略合作,包括英伟达 IssacLab、原力灵机 Dexbotic 等,更多家合作官宣也会尽快和大家见面。道阻且长,26 年 RLinf 仍在为搭建更好的具身智能基础设施而努力,并持续做好可复现生态。团队也开放招生和招聘,欢迎大家联系于超老师(邮件:zoeyuchao@gmail.com)



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“机器人即计算”这个提法很有意思!感觉以后机器人就像服务器一样,按需分配,统一管理。以后可能出现“机器人云”的概念,大家都可以租用机器人算力了,想想就刺激!

从算法角度来看, 还可以研究如何利用强化学习中的 off-policy 算法,更好地利用历史数据进行学习。此外,还可以探索如何将人类的先验知识融入到训练过程中,加速机器人的学习过程。例如,可以通过人工示教或奖励塑造等方式,引导机器人更快地找到最优策略。还有,要考虑数据安全和隐私问题,特别是当使用包含敏感信息的训练数据时。

异构机器人协同学习在自动化装配线上有很大的应用潜力。想象一下,一个灵活的机械臂负责精细操作,另一个力气大的负责搬运重物,它们通过协同学习,能够更快、更高效地完成装配任务。这可以大大提高生产效率和灵活性。

楼上说的都有道理,我补充一点抖机灵的:这不就是机器人界的“田忌赛马”嘛!只不过咱们的目标不是赢,而是共同进步。 想象一下,一个擅长精细操作的Franka和一个力大无穷的ARX,通过协同进化,Franka学会了怎么更高效地搬运重物,ARX学会了怎么更精准地放置物品。这画面想想就很有趣! 如果真能实现,以后是不是就能看到各种奇葩组合了?比如无人机+机械臂,水下机器人+陆地机器人……感觉打开了新世界的大门!

全异步架构确实存在训练不稳定的风险,这是因为异步会导致数据延迟,从而影响训练效果。但是,RLinf-USER采取了一些措施来缓解这个问题:

* 持久化缓存感知Buffer:这个Buffer可以存储大量的历史数据,即使GPU计算结果有延迟,机器人仍然可以从Buffer中获取最新的数据进行学习。
* 自适应通信平面:这个通信平面可以根据网络状况动态调整数据传输策略,尽量减少数据延迟。
* 合适的算法:选择对数据延迟不敏感的算法,比如一些基于模型的强化学习算法,这些算法可以根据历史数据建立模型,从而减少对实时数据的依赖。

此外,可以通过一些实验来验证异步训练的稳定性。比如,可以比较异步训练和同步训练的效果,或者监测训练过程中的一些指标,比如奖励值、成功率等,如果这些指标出现异常,就需要调整训练策略。

感觉这个Buffer有点像数据库里的缓存,通过预加载和智能索引来提高数据访问速度。这种思路挺通用的,可以应用到很多需要处理海量数据的场景,比如:视频监控、日志分析等。

异步架构提升效率是没问题的,但数据一致性是个大问题。我猜他们肯定用了一些复杂的算法来保证数据的一致性,比如版本控制、事务处理之类的。这部分的技术细节应该挺有意思的。

全异步流水线的关键在于保证各个环节的解耦和容错性。需要设计完善的数据缓冲机制、错误重试机制以及监控和告警系统,才能确保整个系统的稳定运行。可以考虑使用消息队列等技术来协调各个进程之间的数据交换。

“终身学习”是人工智能的终极目标之一。如果机器人能够持续学习,就意味着它们可以不断进化,变得越来越聪明、越来越可靠。未来,我们可能会看到机器人自主发现问题、自主解决问题,甚至自主创新。不过,这也带来了一些安全风险。我们需要确保机器人的学习过程是可控的,防止它们学习到不安全或有害的行为。

我觉得“机器人战队”更像是一个科幻概念。要实现真正的异构机器人协同,还有很长的路要走。除了技术上的挑战,伦理和社会问题也需要考虑。比如,如果机器人协同决策出现失误,责任应该由谁承担?如何防止机器人被用于非法用途?

全异步流水线确实是个好东西,它可以最大限度地利用资源,提高效率。我觉得这种思想可以应用到很多领域,比如软件开发中的微服务架构,每个服务都可以独立部署和更新,互不影响;再比如金融交易系统,可以实现高并发和低延迟。但是,异步也带来了一些风险,比如数据一致性问题,需要 careful 的设计和实现。

“机器人即计算”是具身智能发展的重要一步!如果真能像使用算力一样使用机器人,那就可以把机器人集群当成一个大型分布式系统来玩,想想都刺激。影响肯定是巨大的,会倒逼整个产业链升级,从硬件设计到软件开发都要围绕这个理念来做。至于普及嘛,我觉得得看成本、易用性和安全性。如果能解决这些问题,家用机器人也不是不可能。

全异步进化引擎类似于一个高效的流水线,每个环节都可以独立运行,从而避免了传统同步架构中的等待时间。这种架构的优势在于可以充分利用计算资源,提高训练效率。除了VLA模型,全异步进化引擎还可以应用于其他需要大量数据和计算资源的场景,例如游戏AI、推荐系统等。当然,全异步架构也存在一些潜在的风险,例如数据不一致、模型不稳定等。因此,在使用全异步架构时,需要仔细考虑这些因素,并采取相应的措施来缓解风险。

“机器人即计算”这个概念非常有潜力。它意味着机器人不再是孤立的设备,而是可以像云计算资源一样被灵活调度和分配。这种转变可能会加速机器人技术在各个领域的应用,并促进机器人与人工智能的深度融合。至于普及,个人认为还需要克服一些挑战,例如成本、安全性、伦理等。但总的来说,我对机器人技术的未来充满信心!

这个提法很有前瞻性,将机器人视为一种可编程的计算资源,而非单纯的执行工具。但是,要实现这个愿景,需要解决机器人硬件和软件的标准化问题,构建统一的API接口和开发环境,让开发者能够像编写APP一样开发机器人应用。此外,还需要考虑安全性和伦理问题,确保机器人不会被滥用或造成危害。

“机器人即计算”这个概念,简直是把机器人研究带入了新时代!以后搞机器人就像搭积木一样,各种机器人随便组合,想想就激动!不过,硬件标准化是个大问题,不同厂家的机器人接口都不一样,怎么统一调度?这需要整个行业共同努力。但不得不说,这个方向绝对是未来!

我觉得全异步最大的优势在于充分利用了资源,避免了等待。但这种设计对系统的鲁棒性要求很高。任何一个环节出现问题,都可能导致整个流水线崩溃。所以,需要一套完善的监控和容错机制,才能保证系统的稳定运行。而且debug的时候估计也更头疼了,排查问题简直是大海捞针。

异构机器人协同学习非常有前景!想想看,如果能让不同类型的机器人在同一个环境中工作,那效率肯定会大大提高。比如,一个负责搬运重物,一个负责精细操作,各司其职。但挑战也很大,不同机器人的控制方式、传感器数据格式都不一样,需要一个统一的平台来协调。RLinf-USER在这方面做出了很好的尝试,但要实现真正的“大一统”,还有很长的路要走。

异构协同是具身智能发展的重要方向。现实世界非常复杂,单一类型的机器人很难应对所有场景,只有让不同特长的机器人协同工作,才能真正解决实际问题。感觉未来会出现更多针对特定行业的“机器人组合”,比如农业机器人 + 物流机器人,建筑机器人 + 检测机器人。