2026-10-09 VLA 做接触任务，为什么光给位姿还不够？

作者：毛不毛     出品：具身智能前沿

导读

位姿型 VLA 可以告诉机械臂末端去哪里，却未必能指定接触后该如何响应外力。插孔、擦拭等任务因此需要同时考虑目标轨迹、柔顺方向和接触力。本文以变阻抗为一条具体技术路线，解释策略可以输出哪些参数、它们如何交给阻抗或导纳控制器，以及哪些安全工作仍须由底层独立完成。

位姿给出目标，接触还需要响应规则

在部分 VLA 实现中，策略输出末端位姿或关节目标，再由机器人控制器执行。OpenVLA 就属于以机器人动作预测为核心的模型；其项目页报告的两套 Franka 微调平台分别以 5 Hz 和 15 Hz 运行。这是具体平台的配置，不能当作所有 VLA 的统一动作维度或更新频率。

在自由空间，目标位姿通常足以描述“往哪里走”。碰到桌面、孔壁或工件时，任务多出另一个问题：末端偏离目标后，控制器要以多大的力把它拉回去？同样的毫米级定位误差，接触力会随环境刚度、运动速度和控制参数而变，不能仅凭误差大小断定过载。

只输出位姿，不等于机器人一定刚性碰撞。底层完全可以采用固定柔顺参数或已有的碰撞保护。真正的限制是：如果策略无法改变这些参数，它便难以按任务阶段和接触方向主动指定“哪里保持轨迹、哪里允许让步”。2026 年的 CompVLA 研究正是针对这条策略与控制器之间的接口，增加了随时间变化的刚度输出。

图片说明：质量、弹簧和阻尼用于示意末端受力后的响应关系，并非某台机械臂的实测结构。图片来源：机器知行

变阻抗把“怎么让步”变成可传递的参数

阻抗控制描述的是外力与运动偏差的关系。Hogan 在 1985 年的论文中强调，操作时机械臂与对象发生机械耦合，单独控制位置或力不足以描述交互。一个便于理解的笛卡尔简化式是：

F_ext = M_d·ë + D_d·ė + K_d·e，e = x − x_d

这里 x_d 是期望位置，x 是实际位置；M_d、D_d、K_d 分别表示期望惯性、阻尼和刚度。外力正负号取决于坐标与受力约定，式子要表达的关系是：在相同条件下，刚度越高，偏离目标时的恢复作用越强；阻尼影响运动中的振荡。真实机械臂还涉及姿态、坐标变换和关节力矩，不能把这个简化式直接当作完整控制器。

对学习策略而言，可以把平衡位姿 x_d 与刚度 K_d 等参数一起交给底层。2019 年的 VICES 研究在强化学习中把末端位姿和各轴阻抗增益纳入动作空间，为接触任务提供了一个实现例子；它本身并不是 VLA 模型。在 VLA 路线里，CompVLA 则由动作模块预测参考轨迹，由柔顺模块预测随时间变化的刚度及虚拟位移。另一项 CompliantVLA-adaptor 工作没有要求原 VLA 直接输出全部阻抗参数，而是在原策略外增加模块，结合视觉、语言和测得的接触力调节刚度、阻尼。

因此，文中可用“目标位姿＋可调接触参数”概括这类接口，却不能把某个统一向量当成所有系统的标准动作格式。参数由模型预测、由外接模块调整，或由控制器按规则计算，都是不同的实现选择。

各向异性刚度与期望力，解决的是两个问题

各向异性是指不同方向采用不同刚度。以插接为例，推进方向需要维持运动，横向和部分转动方向则可以适度让步，吸收对准误差；具体方向应相对于孔位和工具坐标系定义，而非机械地固定为世界坐标的 x、y、z。擦拭时，沿表面的路径跟踪与垂直表面的接触响应也可能需要不同设置。

图片说明：橙色表示推进方向，蓝色表示侧向让步的概念；实际刚度配置取决于工具、工件和任务坐标系。图片来源：机器知行

柔顺不自动等于施加了合适的接触力。把法向刚度调低，末端可以更容易让步，但擦拭仍要维持足够压力。CompVLA 将方向性刚度与虚拟位移共同用于柔顺和力调节；其他系统也可以提供期望力或力矩目标。读者需要区分两个问题：刚度规定受力后如何偏离目标，期望力规定任务希望维持怎样的接触作用。

阻尼用于抑制振荡，也不能随意从一个矩阵公式推出。若按各轴独立的简化模型设计，单轴可写作 dᵢ = 2ζᵢ√(mᵢkᵢ)，其中 ζᵢ 是该轴阻尼比；参数范围还须结合负载、采样周期和接触环境调试。ROS 2 导纳控制器的配置也分别给出了各轴质量、刚度与阻尼比。

图片说明：图中比较的是两类策略接口表达接触参数的能力；机器人实际受力仍取决于底层控制与安全配置。

阻抗与导纳：参数最终交给谁执行？

策略给出目标和接触参数之后，仍需一个实时闭环将其变成机器人动作。阻抗与导纳描述的是不同的输入输出实现路线，不是 VLA 内部两个必须同时训练的模块。

阻抗路线根据位置、速度偏差等状态计算力或关节力矩，适合开放相应实时接口的机器人。Franka 的控制接口既允许使用内部笛卡尔阻抗控制器，也提供 1 kHz 外部力矩控制循环；这说明同一平台也可能有不同接入方式，不能只按机器人品牌判断控制路线。

导纳路线则读取外力或力矩测量，根据设定的虚拟动力学求出新的位置或速度参考，再交给内层运动控制器。ROS 2 的 admittance_controller 使用力矩传感器接口、运动学插件，以及质量、刚度、阻尼等配置。工具重力补偿、传感器坐标系、滤波延迟若处理不当，都会改变闭环表现。

VLA 的动作接口必须与选定的控制器对齐：策略输出的目标属于哪个坐标系，刚度按哪些轴定义，参数多久更新一次，控制器怎样在两次更新间插值，都需要在集成时明确。只把“刚度”附在动作向量末尾，并不会自动获得柔顺操作。

高低频分工之外，还要保留安全边界

策略推理与接触控制通常运行在不同时间尺度。VICES 的实验让策略以 20 Hz 给出动作、控制器以 500 Hz 更新力矩，并在策略命令之间插值；Franka 文档则提供 1 kHz 实时接口。这些是有出处的实现例子，不是所有 VLA 或机器人都必须采用的固定频率。

图片说明：上层给出阶段目标与接触参数，下层按实时状态执行；各层更新频率由具体平台决定。

以插孔为例，上层策略可以在“接近—对准—插入”之间更新目标位姿和方向性刚度；底层在每个控制周期读取机器人状态，计算位移或力矩，并把接触状态反馈给上层以便重规划。这才是分层协作的具体过程：上层决定目标与参数，下层依据当前状态连续执行，而不是等待下一次模型推理才处理接触。

变阻抗降低部分接触风险，但不承诺接触力天然有上限。力矩、速度、碰撞阈值与异常退出仍须由控制栈独立约束。CompVLA 作者也指出，柔顺模块不能完全补偿较大的参考轨迹误差；接触区域很窄时，先把末端带到正确位置仍是前提。

VLA 接触能力的关键，不在于把位姿输出一笔勾销，而在于让策略、实时控制器和安全机制各自承担明确职责：策略选择目标及交互方式，控制器处理受力响应，安全机制约束故障与超限。变阻抗提供了一种把这些职责连接起来的动作接口。