VacuumVLA: Boosting VLA Capabilities via a Unified Suction and Gripping Tool for Complex Robotic Manipulation

📄 arXiv: 2511.21557v1 📥 PDF

作者: Hui Zhou, Siyuan Huang, Minxing Li, Hao Zhang, Lue Fan, Shaoshuai Shi

分类: cs.RO, cs.AI

发布日期: 2025-11-26

备注: 8 pages

💡 一句话要点

VacuumVLA：通过集成吸取与夹持工具，增强VLA模型在复杂机器人操作中的能力

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 机器人操作 视觉语言动作模型 末端执行器 双指夹爪 真空吸取 混合操作 机器人控制 任务适应性

📋 核心要点

  1. 现有VLA系统依赖双指夹爪，在处理需要大面积接触或吸附的任务时存在局限性，如擦拭或无把手抽屉。
  2. 论文提出一种低成本的集成硬件设计，结合双指夹爪和真空吸取单元，实现双模态操作，扩展任务范围。
  3. 实验表明，该混合末端执行器在DexVLA和Pi0框架下，能成功完成传统双指夹爪无法完成的复杂任务。

📝 摘要（中文）

视觉-语言-动作模型（VLA）通过利用大规模预训练的视觉和语言表征，显著提升了通用机器人操作能力。然而，现有VLA系统大多采用平行双指夹爪作为默认末端执行器。这种夹爪在处理某些现实任务时存在固有局限性，例如擦拭玻璃表面或打开没有把手的抽屉，因为接触面积不足或缺乏附着力。为了克服这些挑战，我们提出了一种低成本的集成硬件设计，将机械双指夹爪与真空吸取单元相结合，从而在单个末端执行器内实现双模态操作。我们的系统支持灵活切换或协同使用这两种模式，扩展了可行任务的范围。我们在两个最先进的VLA框架DexVLA和Pi0中验证了我们设计的效率和实用性。实验结果表明，使用所提出的混合末端执行器，机器人可以成功执行传统双指夹爪无法完成的多个复杂任务。所有硬件设计和控制系统都将开源。

🔬 方法详解

问题定义：现有基于视觉-语言-动作模型(VLA)的机器人操作系统，通常使用双指夹爪作为末端执行器。这种夹爪在处理需要较大接触面积或吸附力的任务时表现不佳，例如擦拭表面、打开无把手的抽屉等。现有方法的痛点在于末端执行器的单一性限制了机器人操作的灵活性和任务适应性。

核心思路：论文的核心思路是将传统的双指夹爪与真空吸取单元集成到一个末端执行器中，形成一种混合型的末端执行器。这种设计允许机器人根据任务需求，灵活地切换或协同使用夹爪和吸取两种操作模式。通过结合两种操作方式的优点，扩展了机器人可以执行的任务范围。

技术框架：该系统主要包含以下几个部分：1) 机械双指夹爪：用于抓取物体。2) 真空吸取单元：用于吸附物体或提供额外的支撑力。3) 控制系统：用于控制夹爪和吸取单元的运动和状态切换。4) VLA框架（DexVLA或Pi0）：用于提供高级的视觉和语言理解能力，指导机器人的操作。整体流程是：VLA框架根据视觉和语言输入，确定需要执行的操作类型（夹取或吸取或两者结合），然后控制系统驱动混合末端执行器完成相应的操作。

关键创新：该论文最重要的技术创新点在于将双指夹爪和真空吸取单元集成到一个末端执行器中，实现了双模态操作。这种集成设计使得机器人可以根据任务需求，灵活地选择最合适的操作方式，从而提高了机器人的操作能力和任务适应性。与现有方法的本质区别在于，现有方法通常只使用单一类型的末端执行器，而该论文提出的方法则可以同时利用两种操作方式的优点。

关键设计：硬件设计方面，需要考虑夹爪和吸取单元的集成方式，以及如何实现两种模式之间的快速切换。控制系统需要能够根据VLA框架的指令，精确地控制夹爪的开合和吸取单元的吸力大小。论文中提到硬件设计和控制系统将会开源，但具体参数设置、损失函数、网络结构等技术细节未在摘要中详细说明，属于未知信息。

📊 实验亮点

实验结果表明，使用该混合末端执行器，机器人可以成功执行传统双指夹爪无法完成的多个复杂任务。具体性能数据和提升幅度未在摘要中给出，但强调了在DexVLA和Pi0两个先进VLA框架下的有效性，证明了该设计的实用性。

🎯 应用场景

该研究成果可广泛应用于各种需要灵活操作的场景，例如家庭服务机器人、工业自动化、医疗辅助机器人等。通过结合夹爪和吸取两种操作方式，机器人可以更好地完成各种复杂任务，提高工作效率和服务质量。未来，该技术有望进一步发展，实现更智能、更高效的机器人操作。

📄 摘要（原文）

Vision Language Action models have significantly advanced general purpose robotic manipulation by harnessing large scale pretrained vision and language representations. Among existing approaches, a majority of current VLA systems employ parallel two finger grippers as their default end effectors. However, such grippers face inherent limitations in handling certain real world tasks such as wiping glass surfaces or opening drawers without handles due to insufficient contact area or lack of adhesion. To overcome these challenges, we present a low cost, integrated hardware design that combines a mechanical two finger gripper with a vacuum suction unit, enabling dual mode manipulation within a single end effector. Our system supports flexible switching or synergistic use of both modalities, expanding the range of feasible tasks. We validate the efficiency and practicality of our design within two state of the art VLA frameworks: DexVLA and Pi0. Experimental results demonstrate that with the proposed hybrid end effector, robots can successfully perform multiple complex tasks that are infeasible for conventional two finger grippers alone. All hardware designs and controlling systems will be released.