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Gemini 4 Argon for Robotics

6.9内容质量

TL;DR · AI 摘要

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核心要点

  • 主题聚焦:Gemini 4 Argon for Robotics
  • 来源:Google DeepMind Blog,建议结合原文判断细节。
  • AI 分析暂不可用,本条为保底评分与摘要。
#AI#编程#前端#后端#云计算
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Gemini 4 Argon 用于机器人技术 - Google 开发者博客

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Gemini 4 Argon 用于机器人技术

2026 年 10 月 13 日

Kanishka Rao

首席软件工程师

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Gemini 4 Argon 在物理理解、代码生成和视觉语义推理方面实现了重大突破——在机器人技术栈中解锁了新的工作流程,并加速了向物理AGI的进程。

您可以在 Embodied Reasoning (ERQA) 基准测试 中看到这种能力的飞跃,该测试评估模型在三维环境中理解并解决物理空间问题的能力。通过纯推理,Argon 以 87% 的成绩超越了所有其他前沿模型。

作为通用物理推理模型,Argon 可应用于整个机器人技术生命周期。在本文中,我们将在四个关键领域分享 Argon 的代表性提示:

  • 机器人控制 → 使用 MuJoCo 实践进行移动操作、零样本机器人控制以及视频世界模型的闭环转向。
  • Real2Sim → 从机器人摄像头馈送、以自我为中心的人类视频或手绘纸草图中重建物理校准的仿真双胞胎。
  • 物理理解 → 包括对灵巧性、密集价值函数和进度估计的详细理解的智能体多模态事后标注。
  • 研究与自我改进 → 通过仿真进行动作改进以及在硬件上的迭代自我改进。

使用 Argon 解锁机器人控制

1. Spot 移动操作:通过 MuJoCo 实践将饮料罐投入脚踏式垃圾桶

Argon 控制波士顿动力 Spot® 四足机器人(12-DoF 腿 + 6-DoF 臂)学习新技能:踩踏脚踏式垃圾桶以丢弃苏打水罐。Argon 创建了脚踏式垃圾桶的可操作 MuJoCo 数字双胞胎进行练习,随后在踩踏物理踏板并将饮料罐投入开放垃圾桶之前进行动作预演。

抱歉,您的浏览器不支持播放此视频

Spot 移动操作 —— 从现实到仿真再回到现实的脚踏式垃圾桶处理:Spot 捡起苏打水罐,检查腕部摄像头,在 MuJoCo 中练习三足 tripod 平衡,踩踏脚踏板,验证手部在开放垃圾桶中的居中位置,并将罐子投入其中。

提示:

code
你身后有一个 Diet Coke 罐,左边黑色桌子上还有一个。
使用 spot-mobile-manipulation 技能将它们捡起并丢入黑色脚踏式垃圾桶。
在踩踏踏板之前,通过前置摄像头确认你的右前脚目标已居中于踏板,并使用双代理验证群(脚部验证器和手部验证器)验证脚踏步和三维手部在垃圾桶中的对齐,然后再释放。

纯文本

已复制

2. 零样本控制

Argon 控制一个简单的机械臂将倒下的杯子扶正,并将皱巴巴的餐巾放入其中。Argon 通过视觉坐标 harness 和动作原语进行多轮推理以完成此任务。

左图:第三人称真实机器人视角;右图:校准后的腕部摄像头,带有投影的 2 厘米世界坐标和下颌闭合光标。

code
[附加文件: wrist_cam.png, obs.json]

任务: 让机械臂将杯子重新调整为直立状态并将餐巾放入杯中。

## 执行规范
- 仅输出1句观察结果,紧接着立即输入你的 `curl` 命令(第1回合使用 `# Plan:`,之后每回合使用 `# Thought:`)。所有所需信息都在 `obs.json` 和 `wrist_cam.png` 上校准的十字准线/网格中。

## 视觉坐标参考(标注在 wrist_cam.png 上)
- `+X`(图像中上方):远离机器人底座 | `-X`(图像中下方):朝向机器人底座
- `+Y`(图像中左侧):世界坐标左侧         | `-Y`(图像中右侧):世界坐标右侧
- `+Z`:高于桌面的高度                | `黄色数字`:世界坐标 (X, Y) 以厘米为单位(在 `grid_z` 处为 2 厘米网格)
- `青色十字准线`:当前3D捏合中心
- `青色[ + ]括号`:当前颚部开合线
- `绿色线`:当前物体长轴方向(`yaw_deg`:0° = 沿 +X 垂直,90° = 沿 +Y 水平)
- `pitch_deg = 90°`:垂直向下(-Z)顶部抓取/放置;`pitch_deg < 60°`:沿手指轴倾斜共轴接近

## 闭环回合工作流程
1. 检查当前状态并查看 `wrist_cam.png`:
   `curl -s http://127.0.0.1:8081/obs`(返回 `ee_pos`、`holding`、`status`、`workspace`、`wrist_cam_path`)。
2. 在第1回合提前选择VLM调用粒度:
   - 粗略(2–4次调用):`look_at` -> `grasp` -> `place` -> `done`
   - 抓取前悬停验证(4–7次调用):`look_at` -> `goto(z=0.04)`(验证青色 `[ + ]` 括号跨越目标)-> `grasp` -> `place_until_contact` -> `done`
   - 精细视觉伺服(8–20次调用):`look_at` -> `grasp` -> 预姿势 `goto` -> 闭环 `move_by` / `move_until_contact` -> `done`
3. 发送运动原语(`POST /plan`),并在更新后的 `wrist_cam.png` 中每回合后视觉验证。如果 `status == "grasp_failed"`,调用 `robot.look_at(...)` 重新观察并恢复闭环。

## 代码作为策略的原语(`POST http://127.0.0.1:8081/plan`)
robot.look_at(x=0.35, y=0.13, z=0.14, grid_z=0.015)
x, y = robot.deproject(u=0.52, v=0.48, z_plane=0.015)
robot.grasp(x=x, y=y, z=0.015, yaw_deg=-35, pitch_deg=90)
robot.place(x=0.24, y=0.06, z=0.075)
robot.place_until_contact(x=0.24, y=0.06, z=0.015, max_lag=0.012, relief=0.002)
robot.goto(x=0.28, y=0.05, z=0.04, arc_z=0.14, pitch_deg=25, azimuth_deg=90, roll_deg=0, speed=0.10)
robot.move_by(forward=0.025, dz=-0.002, dpitch_deg=-3, droll_deg=5, speed=0.04)
robot.move_until_contact(dz=-0.06, speed=0.03, max_lag=0.012, relief=0.002)
robot.open_gripper() / robot.close_gripper() / robot.home() / robot.done()

3. 全向控制

Argon 在 Gemini Omni World Model 中引导机器人重新排列散落的五块 Scrabble 瓷砖(G、R、A、N、O),排列成一条干净的行,拼出 A - R - G - O - N。Argon 不是通过指定一个静态提示,而是在闭环视觉循环中进行引导。它编写带时间戳的操作提示,检查中间的 rollout 关键帧,并优化其提示。

迭代视频世界模型引导灵巧手:33 步引导视频 rollout 拼写 A-R-G-O-N。

code
目标:{task_goal}

你正在通过迭代的视觉反馈循环控制视频世界模型(Gemini Omni)。检查最新运行 rollout 的附带帧,并为视频世界模型编写下一个带时间戳的操作提示:
- 将复杂动作分解为单一方向的简单动作依次执行
- 保持非活动手部收起,避免阻挡摄像头对工作区物体的视野
- 明确说明物体移动后工作区哪些区域变得空置
- 为每个动作节拍使用 [MM:SS.mmm] 时间戳,并用 <omni_prompt> 标签包裹输出内容

示例格式(仅示例时间戳,非完整提示):
<omni_prompt>
[00:00.000] 角色A的左手保持在身体一侧,右手向目标物体伸展
[00:02.500] 角色A的右手指尖将物体平稳推至桌面中央,使其起始区域变为空置
[00:05.000] 角色A的右手张开并收回至身体一侧,确保所有放置物体都在摄像头清晰视野范围内
</omni_prompt>

通过 Argon 实现 Real2Sim

1. 机器人视角到仿真

Argon 分析真实机器人的远程操作过程并构建数字孪生体;它获取或创建在灵巧手接触时外观和行为与真实物体一致的仿真资源。Argon 通过迭代的视觉推理循环,调整资源和场景以匹配仿真视觉效果和接触事件与真实记录数据的一致性。

左(真实视角):同步的真实机器人摄像头画面;右(仿真):由 Argon 重建校准的 3D MuJoCo 场景。

code
[附加内容:robot_rollout_episode]

构建机器人的MuJoCo场景及重建任务对象。当每次回放 episode 时,逐帧驱动机器人关节向记录的 observation.state 靠拢,使用关节空间 PD 控制器。

通过两个验证目标进行迭代:
(1) 视觉匹配:从 head_left、left_wrist 和 right_wrist 摄像头渲染的 MuJoCo 图像应与真实观测图像对齐并具有相似外观。
(2) 物理匹配:每个 Sharpa 手指末端在传感器坐标系下的接触力/力矩,需在时序、大小和方向上与记录的 tactile_force 完全匹配。

仿真开始前可调整的参数包括:
(1) 静态物体资源:包含真实几何形状、碰撞体、质量、惯性、摩擦力和关节的物理属性,外观需贴近真实物体,并设置 t=0 时刻的初始物体位姿。
(2) 离线规划的机器人指令:仅在真实指尖接近物体的帧中进行修改。每个指令必须保持在记录的遥操作轨迹 0.55 rad(臂关节)和 0.65 rad(手关节)范围内。其他位置需完全复现记录轨迹。

禁止仿真作弊:任务物体只能通过机器人手部与环境的真实 MuJoCo 接触(mj_step)产生运动。
t=0 之后禁止操作:修改 MjModel 参数;对物体施加外力/力矩;添加焊接约束或等式约束;使用超出关节空间 PD 的前馈力矩;设置或回滚物体的 qpos/qvel;禁用或排除碰撞;报告非 MuJoCo 求解器产生的接触力(如直接复制记录的触觉数据)。

立即以交互式 HTML 会话形式展示重建场景和 rollout 结果,每个 episode 单独一页,包含:
- 底部:同步时间轴(播放/拖动/速度控制),控制所有面板
- 左侧面板:交互式 3D Blender 场景,显示仿真机器人和物体,回放过程中展示接触点和力矢量
- 右侧面板:真实与仿真视角的三摄像头并排对比,真实与仿真指尖力可视化

2. 人类视角到仿真

给定一个以人类视角拍摄的操作任务视频,Argon 会识别任务相关物体,将粗糙的边界框替换为用于凹形容器的复合凸分解网格,并将人类手部轨迹映射到具有 22-DoF 五指手的 76-DoF 双臂人形机器人上,使用 MuJoCo 接触物理进行仿真。

人类视角到仿真——以人类视角的 RGB 视频生成灵巧人形机器人双胞胎:左侧显示输入的人类第一视角 RGB 视频;右侧显示同步的 500Hz MuJoCo + Blender Cycles 多视角仿真回放。

code
[附件:egocentric_human_video.mp4, candidate_sim_views.png, hand_3d_keypoints.json]

你正在构建一个物理可解的500 Hz MuJoCo操作环境(`scene.xml`)和Studio Blender渲染,该环境能准确复现`egocentric_human_video.mp4`中展示的桌面任务,任务由双臂人形机器人执行,其双手为22自由度的灵巧五指手:

1. 场景重建与相机校准:
   - 仅识别与操作相关的物体(被抓取的目标物体和接收容器或地标),通过第一人称相机的内参/外参三角化它们的3D桌面坐标。
   - 将粗糙的边界框替换为复合凸分解的3D网格,使凹形容器(嵌套碗、凹陷木制托盘、开口箱)支持物理内部放置。

2. 500 Hz灵巧运动拟合压力测试:
   - 将3D人体腕部和手指关键点映射到人形机器人的7自由度手臂和22自由度手部关节,在MuJoCo中以500 Hz(dt = 0.002s)步进轨迹,且不施加运动学焊接约束。
   - 验证对掌拇指与手指的力闭合、干净物体提升(> 2 cm)以及在目标地标内或旁的稳定最终放置。

3. 草图到仿真

使用Argon,开发者可以拍摄一张粗糙的笔纸草图照片——展示Apollo 2人形机器人沿抛物线轨迹投掷球体以推倒桌面上3-2-1堆叠的6个目标纸箱——并让Argon自动构建GPU加速的mujoco_warp场景,合成平衡的76自由度全身及五指投掷轨迹,验证闭环物理中的6/6目标击倒,并导出Blender 4.5 Cycles渲染。

草图到仿真——手绘草图到灵巧人形机器人轨迹与Cycles渲染。

code
[附件:hand_drawn_throw_sketch.jpg]

将这张手绘草图转换为`mujoco_warp`中的物理验证人形仿真和光线追踪的Blender Cycles视频:

1. 从草图解析场景与运动学设置:
   - 从`hand_drawn_throw_sketch.jpg`解析空间布局:将76自由度人形机器人(配备双22自由度五指灵巧手的32自由度躯干)放置在原点,面对放置着3-2-1金字塔结构的6个刚性目标纸箱的桌子,右五指手抓握着投掷用球体。

2. 全身平衡与灵巧投掷合成:
   - 合成50 Hz全身投掷轨迹(140步,2.80秒),包含四个阶段:(1) 稳定站立与五指抓握闭合,(2) 躯干/肩部蓄力配合踝-髋质心补偿,(3) 前向鞭打加速,(4) 在手部速度峰值时同步开启22自由度五指,使球体沿弹道轨迹射入金字塔第二层质心。
   - 在`mujoco_warp`中验证接触物理,确保人形机器人保持直立平衡(< 3 cm骨盆偏移)并击倒所有6个目标纸箱。

通过Argon解锁物理理解

1. 回顾标注与数据质量

Argon 对灵巧操作具有精确的物理理解,能够从视频中提供详细的分割和文本标注。Argon 可以识别操作质量较差的片段,例如暂停、不稳定抓取和失误操作。在给定一个双臂 ALOHA 2 机器人将方形纸张在 136 秒内折叠成折纸狐狸的俯视视频时,Argon 会生成一个时间对齐的 4 级事后注释层次结构:任务目标(G1)、6 个连续的语义子任务(G2)、17 个接触级别的原子原语(G3),以及在失误和重试期间保持任务进度稳定的自动化质量控制(QC)权重调整。

Argon 多粒度事后注释与遥测 HUD。

code
[附件:Aloha2_Origami_20250309.mp4]

生成一个时间对齐的多粒度事后注释 JSON 文件,包含以下四个层级:
1. G1_episode_instruction:简洁的祈使句,描述整体操作目标。
2. G2_subtasks:连续的语义子任务阶段,指定哪只手臂负责固定物体或折叠/旋转物体。
3. G3_atomic_primitives:与抓取闭合、折痕扫过、释放或重试尝试对齐的细粒度接触级原语(3-15 秒)。
4. quality_control_and_reweighting:在非进展的滑动/分层重试循环期间保持 task_progress_pct 稳定,并对它们进行降权处理(0.15x-0.25x)用于行为克隆。

2. 找出异常球

为用机器人重现经典的 12 球平衡秤谜题,Argon 构建了一个双臂 Franka FR3 MuJoCo 环境,包含 12 个视觉上相同的台球(其中一个是秘密的更重或更轻的球)和一个可动的 Roberval 双盘天平。随后,Argon 编写了一个仅依赖视觉的闭环求解器,通过立体 RGB 相机三角定位球体,读取每次称重后的秤倾斜状态,并在 3 次称重内将异常球隔离到重(红色)或轻(蓝色)托盘中。

找出异常球(仅视觉闭环求解器):双臂 Franka FR3 在金/青色托盘上称量候选球,读取立体秤倾斜状态,并在 3 次称重内将确认的重异常球隔离到红色托盘中。

code
# 提示1 — 物理精确的MuJoCo环境与基准生成
创建一个MuJoCo环境,其中双臂机器人(配备共享桌面的双7自由度Franka FR3机械臂和平行夹爪)需要解决来自https://www.mathsisfun.com/pool_balls_solution.html的经典12球平衡秤重量谜题。
1. 在2x6初始排列架中创建12个视觉上无法区分的台球(11个标准150克,1个异常球为270克或30克)。
2. 在桌面中心构建带平行四边形等式约束(`mjEQ_JOINT`)的双盘Roberval天平,确保左(金)右(青)托盘保持水平,并配备红(重)蓝(轻)提交托盘。
3. 跟踪不同称重结果(`weighing_count`),在3次称重内将真实异常球正确分入重/轻托盘时给予1.00奖励。

# 提示2 — 闭环视觉-only求解器
实现一个独立的闭环策略,仅依赖立体RGB相机输入(`head_camera_left_rgb_image`, `head_camera_right_rgb_image`)和机器人本体感觉(`add_privileged_task_observations=False`):
1. 在双目视图中对12个球、金/青托盘和红/蓝托盘进行分割,并三角化它们的3D坐标。
2. 通过立体视差读取每次称重后的天平倾斜度(+1=左重,-1=右重,0=平衡)。
3. 在狭窄的天平托盘内抓取/放置时旋转夹爪腕部偏航角90度以避开凸缘,并在3次称重内将异常球分入红/蓝托盘。

3. 价值函数

Argon是机器人任务的通用价值函数。在来自人类UMI数据集的60秒双臂环形分类任务中,Argon通过接触转换点周围的同步头部、左夹爪和右夹爪相机画面进行迭代分析,生成密集的价值函数/任务进度预测,并将轨迹分解为28个具有正、中性、负进度斜率的段。

价值函数:同步三相机UMI回放(头部、左夹爪、右夹爪)与动画任务进度曲线和双臂段注释锁定。

code
[附件:umi_head.mp4, umi_left_gripper.mp4, umi_right_gripper.mp4]

观察人类佩戴夹爪执行任务的三个视角视频(头部、左夹爪、右夹爪)。仔细观看视频并绘制任务进度图(标注正/中性/负斜率),识别视频中的重要片段并标注活动内容。必要时查看单帧或子片段以获得更清晰的理解。

使用Argon解锁研究与自我提升

1. 通过仿真进行动作优化

Argon可通过仿真生成新数据来提升通用视觉-语言-动作(VLA)模型性能。从真实桌面的单张RGB照片开始,Argon自主构建校准的MuJoCo仿真双胞胎,定义新任务并合成闭环运动生成器,在仿真中收集4500+领域随机化片段——将真实世界物理机器人成功率从56%提升至75%,并将完成时间从35秒缩短至24秒。

通过仿真进行动作优化:提升真实世界评估基准(成功率56%→75%,完成时间35s→24s)。

code
[附加文件:real_tabletop_photo.jpg]

你获得了一张双臂机器人工作空间的单目RGB相机照片(`real_tabletop_photo.jpg`),该工作空间包含两台7自由度Franka FR3机械臂(配备平行夹爪)和4台RGB相机,正对着摆放着摄影棚派对道具的桌子。
1. 为所有9个派对道具重建符合真实尺寸、颜色和静止姿态的程序化3D网格模型,并生成MuJoCo碰撞原语,包括用于软毛绒帽子的弹簧铰接可变形冠部面板。
2. 定义包含77个任务的单臂和双臂训练课程(拾取放置、扶正、定向推动、空中交接、双臂抓取推动、流水线桌面清理)。
3. 在±10厘米姿态随机化范围内合成闭环逆运动学轨迹生成器,验证MuJoCo物理仿真中`reward == 1.0`,并导出4,500+个样本用于视觉语言模型微调。

2. 视觉抓取放置的自我优化

在简单的6自由度机械臂上,Argon通过试错和自我反思,迭代提升抓取放置任务的执行速度和放置精度。

SO-101 视觉引导抓取放置 —— 跨迭代的硬件自我优化(1→2→3):迭代1(58.9秒),迭代2(22.9秒,放置时擦过盒子边缘),迭代3(17.4秒,中心精准放置)。

code
# 阶段1 —— 测量物体与预演规划(无硬件运动)
阶段1:测量物体 —— 识别物体并规划完整运动。此阶段机械臂不进行任何移动。

A. 我在机械臂前方的桌子上放置了一块乐高积木和一个盒子,并将木盒放在一侧。在图像中识别积木和木盒,并在现实世界中确认位置。在标注图像中展示结果。

B. 预演规划(无硬件执行)。编写规划器实现乐高积木的抓取放置。打印规划表,将所有姿态绘制到俯视图像上,然后停止。不要移动机器人。
提供证据报告。

# 阶段2 —— 抓取前悬停与腕部相机验证
阶段2:将夹爪悬停在积木上方而不接触,使用腕部相机验证机械臂与视觉系统的一致性。请用双摄像头记录执行过程(压缩视频可接受)。

# 阶段3(自主抓取放置 → 自我优化 → 优化):
1. 自主执行:将阶段1的预演转化为实际抓取、提升和放入木盒的操作。在遵守AGENTS.md安全规则的前提下自行执行。

2. 自我优化:当尝试失败时自行诊断。查看自己的日志和腕部/俯视影像,找出根本原因,在预演中验证修复方案并重试。

3. 基于反馈优化:一旦成功,需在安全限制(规则R5)内将速度提升至少2倍,除非我授权更高的速度,否则需提供反馈。

3. MuJoCo WebAssembly中的单提示机器人论文复现

Argon通过每篇论文一个提示,读取机器人控制论文和发布的检查点,将物理模型和闭环控制器(从DeepLoco的7网络分层运动控制、HUSKY的50Hz PPO演员,移植到Web Worker iLQR在全身运动规划中)转换为自包含的MuJoCo WebAssembly浏览器实验,并在无头Chromium中进行验证。

五个标志性腿部与人形机器人论文正在浏览器中实时运行(MuJoCo WASM):机器人足球OP3 1v1、DeepLoco、大规模并行深度强化学习ANYmal C、全身运动规划Go2、HUSKY G1滑板(由Argon复现的68个交互式浏览器沙箱)。

code
[附件: paper.pdf,可选 author_checkpoints/ 或 urdf_assets/]

从零开始在 MuJoCo WebAssembly 中复现论文 "<Paper Title & arXiv ID>",并部署一个独立的浏览器实验平台 + 视觉论文:
1. 在 MuJoCo XML 中精确匹配论文的物理时间步长、执行器增益(kp/kv)、扭矩限制和运动学约束,并在 JavaScript 中以论文的精确控制频率运行真实神经推理或 Web Worker iLQR。
2. 构建 `index.html`(带预设相机视角、实时遥测图表和干扰注入功能的空间用户界面模拟器)和 `scrollytelling.html`(交互式视觉论文)。
3. 运行无头 Chromium(Playwright)验证循环,断言 300+ 帧内无控制台错误且任务进度非零。

通过 Argon 推动具身智能

Argon 融合了编程、视觉感知、物理模拟和具身机器人控制。通过原生推理多视角视频、3D 几何、接触力学和本体感觉遥测数据,Argon 不仅能识别场景中的物体,更能理解它们如何通过物理交互帮助智能体完成全身灵巧任务。Gemini 4 Argon 标志着向物理 AGI 发展的重要里程碑。通过构建这一核心智能,我们的目标是实现能够与人类协作解决复杂挑战的机器人。

入门指南

今天即可通过 Google 开发者平台开始使用 Gemini 4 Argon:

  • Google AI Studio:面向 Google AI Ultra 订阅者开放。
  • Gemini API:通过 AI Studio 的 Gemini API 付费层级可用。在 Interactions API 中使用 gemini-4-argon,并支持所有 google-genai SDKs 的即日集成。
  • Google Antigravity:面向 Google AI Ultra 订阅者开放。开始构建时,在 Google Antigravity 中选择 Gemini 4 Argon(gemini-4-argon)作为活动模型,用于复杂规划、/goal 运行和多智能体编排。

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