在工厂车间、医疗手术室甚至家庭场景中,人形机器人正从科幻概念走向现实。然而,开发通用人形机器人面临两大挑战:复杂任务的泛化能力与海量训练数据的获取成本。

2025年3月,NVIDIA在GTC大会上宣布推出全球首个开源人形机器人基础模型NVIDIA Isaac GR00T N1,基于NVIDIA Omniverse^TM和 Cosmos^TM构建的用于合成数据生成的仿真框架GR00T Blueprint,以及为机器人开发而构建的开源物理引擎Newton,为行业提供了一套破局方案。

NVIDIA Isaac GR00T

这一系列技术不仅降低了开发门槛,更通过合成数据生成、多模态推理和开源生态,为机器人开发者提供了从“实验室”到“落地”的全链路支持。

NVIDIA Isaac GR00T N1:首个开源人形机器人基础模型的突破性设计

NVIDIA Isaac GR00T N1的发布标志着人形机器人开发进入“基础模型时代”。这一模型的核心创新在于双系统架构:

系统2(视觉-语言模型):基于NVIDIA自研的视觉语言模型,机器人能像人类一样理解环境语义。例如,当听到“整理桌面”的指令时,它能识别“桌面”边界并规划物品分类逻辑。

系统1(扩散Transformer):负责将抽象任务转化为具体动作,例如控制机械臂的连续运动轨迹,确保抓取精度达到毫米级。

NVIDIA Isaac GR00T N1 模型架构

训练数据上,GR00T N1构建了“金字塔型”数据策略:底层是互联网视频与人类行为数据,中层由仿真生成的合成数据补充,顶层则通过真实机器人数据校准。

这种混合策略使其在仅11小时内生成78万条合成轨迹,效率相当于人类连续演示9个月,最终模型在复杂操作任务中的成功率提升40%。

从仿真到现实:合成数据如何加速机器人学习?

仿真技术是机器人训练的“练兵场”,但传统仿真面临两大瓶颈:真实性不足与数据多样性有限。NVIDIA的解决方案是Isaac GR00T Blueprint——一套基于Omniverse和Isaac Lab的合成数据生成工具链。

NVIDIA Isaac GR00T Blueprint 架构

以堆叠方块任务为例,开发者只需通过Apple Vision Pro等设备远程操控仿真机器人录制少量示范,Isaac GR00T-Mimic即可自动生成数千条合成轨迹,并通过光照、背景随机化增强数据多样性。

Isaac Lab 中生成的一组合成轨迹

配合物理引擎Newton(支持刚体、软体甚至沙粒模拟),仿真环境能精准预测机器人与复杂物体的交互结果。

Newton 架构基于 NVIDIA Warp,可添加自定义求解器

并在 MuJoCo Playground 和 Isaac Lab 等各种仿真器中工作

这一流程将数据采集时间从数月压缩到数天,同时解决了“仿真与现实差距”的行业难题。

开源生态与未来:物理AI数据集的行业意义

开源是NVIDIA此次技术发布的另一关键词。除了GR00T N1模型,其推出的物理AI数据集涵盖15TB机器人轨迹与1000个OpenUSD场景,覆盖家庭、医院、交通等复杂环境。

NVIDIA 物理 AI 数据集包含数百个 SimReady 资产,可用于构建丰富的场景

对中小企业和高校而言,这一数据集解决了“数据荒”难题。例如,加州大学圣地亚哥分校利用数据集训练医疗机器人,使其能理解“药品需冷藏”的语义指令;卡内基梅隆大学则将其用于自动驾驶汽车的长尾场景测试。

未来,NVIDIA计划将数据集扩展为“全球最大开源物理AI资源库”,并联合开发者完善OpenUSD资产标准,进一步降低跨平台协作成本。

行业落地:智元机器人等合作伙伴的实践成果

技术突破的价值最终由应用验证。国内机器人企业智元基于GR00T技术推出的Genie Sim仿真框架,已实现从数据采集到模型训练的全流程闭环。

Genie Sim 基于 GR00T-Teleop 的仿真远程操作架构

通过GR00T-Teleop,工程师佩戴VR设备即可远程操控仿真机器人完成精细动作(如穿针引线),原始数据经GR00T-Mimic泛化后,生成的数据集规模扩展百倍。目前,智元的AgiBot机器人已能在仿真环境中实现84%的堆叠任务成功率,逼近人类操作水平。

GR00T-Teleop 中的仿真远程操作

国际厂商同样因此受益:迪士尼借助Newton引擎开发出星球大战BDX机器人,其动态表情与肢体协调性已用于主题乐园互动。

迪士尼开发的星球大战BDX机器人“Walt”

除此之外,1X、Figure AI、波士顿、宇树科技等诸多国内外知名机器人公司利用GR00T N1,已经快速适配工业、医疗等多场景任务。

NVIDIA 人形机器人生态系统

结语:通用人形机器人的未来已来

从基础模型、仿真工具到开源数据,NVIDIA正在构建人形机器人开发的“新基建”。GR00T N1的价值不仅在于技术性能,更在于其开源可定制的特性——开发者可基于自身需求调整模型权重,甚至结合CUDA加速硬件优化推理速度。

正如NVIDIA创始人黄仁勋所言:“物理AI的突破,正在重新定义机器人与人类共存的方式。”而这场变革的钥匙,已交到开发者手中,通用人形机器人已从昔日蓝图跃然纸上。

对于行业,这意味着人形机器人将更快走出实验室,进入物流、医疗、家庭服务等场景;对于普通消费者,或许不久的将来,一个能为你做饭、整理房间、辅导孩子作业的机器人伙伴将成为真正的现实。