跨机器人、跨任务！北大提出通用导航基础模型NavFoM，登顶多个SOTA基准

具身人工智能正在成为AI领域的热门方向，而导航能力是智能体在物理环境中生存和完成任务的基础。想象一个智能体既能在室内为你端茶送水，又能在户外巡逻监控，甚至驾驶汽车穿越繁忙的街道——这正是研究者们长期追求的通用导航能力。

近日，北京大学团队联合GalBot、中国科学技术大学、北京智源人工智能研究院等多个机构，推出了NavFoM（导航基础模型），首次实现了跨不同机器人形态和任务类型的通用导航能力，无需针对特定任务进行微调，在多个基准测试中取得了最先进或极具竞争力的性能。

论文链接：

https://arxiv.org/pdf/2509.12129

项目主页：

https://pku-epic.github.io/NavFoM-Web/

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通用导航的挑战与现有方法的局限

现有的导航方法大多局限于狭窄的任务领域和特定的机器人形态。例如，一个在室内导航表现优异的模型，可能无法直接应用于无人机或自动驾驶场景。这种局限性源于：

• 不同机器人的运动机制差异巨大（四足、轮式、飞行等）

• 不同任务的空间尺度迥异（室内几米vs.道路上百米）

• 视觉观察的视角和时间信息难以统一处理

尽管视觉语言模型在开放世界任务中展现出强大的零样本泛化能力，但这些能力尚未在具身导航领域得到充分探索。

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NavFoM模型的核心创新

• 统一的导航任务定义

NavFoM采用统一的框架处理多样化导航任务：移动机器人根据文本指令和从多个相机捕获的图像序列，预测导航轨迹。无论是轮式机器人的2D轨迹还是无人机的3D轨迹，都可在同一框架下处理。

• 时间-视角指示器（TVI）token

为解决视觉token缺乏视角和时间信息的问题，研究团队创新性地提出了TVI token，它包含：

• 角度嵌入：使用正弦余弦值表示方位角，确保循环连续性

• 时间嵌入：使用时间步的正弦位置编码

• 基础嵌入：可学习的嵌入，表示视觉token起始点

这种设计使模型能够灵活处理图像问答、视频问答和导航等不同类型的任务。

• 基于预算的动态调整采样策略（BATS）

在实际部署中，实时视频会产生大量视觉token，增加计算负担。BATS策略受「遗忘曲线」启发，使用基于指数增长的采样概率动态选择关键帧，在有限的token预算下保持稳定的推理速度。

• 大规模训练数据与高效训练

为训练NavFoM，团队收集了1270万训练样本，包括：

• 802万导航样本：涵盖视觉语言导航、目标搜索、目标跟踪和自动驾驶

• 476万开放世界问答样本：提供丰富的环境理解知识

• 覆盖多种机器人类型（四足、无人机、轮式和车辆）和任务场景

训练效率方面，团队采用视觉特征缓存机制，将训练时间减少2.9倍，同时显著降低GPU内存使用。

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卓越的性能表现

• 基准测试结果

NavFoM在多个权威基准测试中表现出色：

• 视觉语言导航：在VLN-CE R2R和RxR基准上取得SOTA性能，多视图设置下成功率从56.3%提升至64.4%

• 目标搜索：在HM3D-OVON零样本基准上，成功率从40.8%提升至45.2%

• 主动目标跟踪：在EVT-Bench上达到88.4%的成功率

• 自动驾驶：在nuScenes和NAVSIM基准上与专业方法性能相当

• 真实世界验证

团队在110个可复现测试案例中验证了NavFoM的实用性，包括复杂室内外环境。此外，在四足机器人、人形机器人、无人机和轮式机器人等多种平台上的实验表明，模型能够处理现实世界的复杂场景并完成长距离指令。

• 技术细节与消融研究

研究表明，多任务协同训练显著提升模型性能——目标搜索任务中，成功率从单任务训练的10.3%提升至多任务的45.2%。同时，增加相机数量一般会提高性能，但存在收益递减点。

BATS策略在各种token预算下均优于其他采样方法，而TVI token的设计也被证明对模型性能至关重要。

Coovally平台还可以直接查看“实验日志”。提供直观的可视化训练界面，清晰设置参数，监控训练过程（Loss, mAP等指标实时可视化）。

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未来展望

NavFoM作为通用导航基础模型的开创性工作，为具身智能领域提供了新的思路和方向。研究者认为这只是一个起点，未来可能在以下方向继续探索：

• 更高效的视角和时间信息整合方法

• 支持更多机器人形态和复杂任务

• 在更复杂现实场景中的进一步验证

随着技术的不断成熟，我们离真正通用的具身智能体又近了一步。