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M22.04 · OpenVLA·SmolVLA·멀티모달 관측·행동 토큰

단위별 목표·권장 선수와 자료 준비 상태를 확인하고, 공개된 본문과 활동을 읽고 준비 상태를 확인할 수 있습니다.

전체 커리큘럼

학습 안내

본문을 읽고 장비 없는 기본 실습·세 확인 문제와 해설로 이해를 확인하세요.

예상 학습 시간: 미정. 이 페이지 방문이나 자료 열람으로 완료·숙달을 자동 부여하지 않습니다.

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학습 목표

  • 원 OpenVLA와 SmolVLA의 멀티모달 관측/표현과 토큰·연속 행동 생성의 차이를 설명한다.
  • 교육용 action token의 구간 양자화·역변환/오차를 계산하고 실제 로봇별 행동 계약과 구분한다.
  • checkpoint/전후처리·시각/자원/사용 조건을 확인하고 합성 지연 사례에서 출력의 유효성과 평가 근거를 판정한다.

아래 설명·실습·문제로 각 학습 목표를 확인하세요.

권장 선수

M12의 영상, M21의 행동 표현/생성과 M22.01~03의 접지/실행·자원이 선수다. 행동 토큰/연속 flow는 본문에서 보충한다. 기본은 합성 구간/시간 계산이며 모델 다운로드·추론/파인튜닝이나 실제 로봇 동작은 하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

설명 필수

세 목표에 대응하는 검수된 설명·예제를 읽습니다.

VLA에도 관측/행동의 구현 차이가 있다

VLA는 영상/언어를 행동 예측에 연결하는 계열이지 하나의 고정 API가 아니다. 원 OpenVLA는 VLM 표현을 로봇 행동 자료에 연결하고 토큰화한 행동을 예측하는 예다. SmolVLA는 영상/언어와 robot state 등의 조건을 action expert에 연결해 연속 행동을 생성한다. 이름에 VLA가 같다는 이유로 두 모델에 같은 입력 dict/정규화와 제어기를 연결하지 않는다.

OpenVLA 저자 repo와 openvla-7b model card는 원 모델의 영상/언어 입력과 정규화 행동을 설명한다. 원 공개 모델의 7개 출력(x,y,z,roll,pitch,yaw,gripper)은 공구의 이동/회전과 그리퍼 성분이지 팔 관절 7개의 각도를 뜻하지 않는다. 로봇/데이터셋의 통계와 좌표·적용 규약을 복원해야 실제 제어기에 연결할 수 있다.

OpenVLA-OFT 같은 후속/적응 방식과 FAST 같은 별도 행동 토큰화 방법은 원 모델과 입력/출력·학습/추론 계약이 달라질 수 있다. 원 OpenVLA의 개별 성분 토큰 예를 이들 방식 전체의 공통 구조라고 부르지 않는다. 표준 라이브러리의 model 이름이 비슷해도 revision·config·전후처리와 실제 반환값을 확인한다. 여기서는 원 토큰 방식과 SmolVLA의 연속 방식의 개념을 비교한다.

영상·언어·state의 역할을 섞지 않는다

영상은 물체/배경·접촉 상태의 단서를 주고 언어는 무엇을 하려는지 조건을 준다. robot state는 관절/그리퍼 등 현재 상태의 명시 표현일 수 있다. 모든 VLA가 같은 state/history·카메라 수를 받는 것은 아니다. 언어가 자연스러워도 현재 물체 ID/좌표나 도달·파지를 자동 검증하지는 않는다.

관측에서 행동 표현까지: 영상·언어·상태 → 멀티모달 표현 → 행동 표현/디코딩 → 실행 인터페이스.그림 원본 크기로 보기

그림 M22.04-1. 각 칸은 서로 다른 역할/근거다. 아래 방향은 자료/처리의 연결이며 실제 성공을 자동으로 보장하지 않는다. 직접 제작한 개념도이며 본문의 조건과 함께 읽는다.

SmolVLA base model card와 현재 구현은 다중 영상·state/언어 조건과 연속 action expert/flow matching을 설명한다. 카메라 이름을 바꾸는 rename은 시점 의미를 바꾸지 않는다. top 영상을 wrist라는 키로 옮겨 shape만 맞추면 잘못된 입력이 된다. 색/크기·resize/crop·정규화, 관절/그리퍼 순서/단위와 mask를 맞춘다.

관측 취득/수신·보간과 입력 기준 시각도 고정한다. 영상과 state가 다른 장면/시각이면 멀티모달이라는 말로 정합 오류가 해결되지 않는다. 개입/클러치·공구/episode가 바뀌면 과거 context/출력 큐를 재사용할지의 정책이 필요하다. 언어 지시가 바뀐 뒤 과거 지시에서 생성한 행동을 계속 보내는 상황도 기록/처리한다.

행동 토큰은 물리 숫자와의 대응 규칙이 필요하다

토큰화는 연속 수치를 정해진 유한 기호로 바꾸는 방법이다. 기호 ID 자체가 m/rad나 모터 번호는 아니다. 원 OpenVLA의 토큰과 실제 vocabulary/bin 수는 해당 구현에서 확인한다. 다음은 원리를 보이는 별도 4구간 교육용 tokenizer이며 실제 OpenVLA token ID/해상도나 성능을 재현하지 않는다.

정규화 값 z의 범위를[−1,1]로 두고 경계를−1/−0.5/0/0.5/1로 나누자. 구간 중심은−0.75/−0.25/+0.25/+0.75다. 각 구간에 ID 0/1/2/3을 부여하고, 내부 경계는 오른쪽 구간/마지막 1은 마지막 구간에 넣는 규칙을 정한다. decode는 해당 중심값을 돌려준다. z=0.4는 구간[0,0.5)의 ID 2로 가서 0.25가 된다. 오차는−0.15다.

이번 한 성분을 공구 병진 증분 δx(m)라고 하고 물리 범위를−0.02~+0.02 m로 정하자. 정규화는 z=δx/0.02, 역변환은 δx=0.02z다. 원 δx=0.008 m는 z=0.4/ID 2/복원 0.005 m로 3 mm 작아진다. 범위 안에서 구간 폭은 0.5이므로 중심 복원의 최대 절대 정규화 오차는 0.25, 물리 오차는 0.005 m다. 이것은 이번 매우 거친 4bin의 상한이며 실제 VLA 오차의 보장이 아니다.

원 값이 0.03 m면 범위 밖이다. clip을 허용해 z=1로 만든 뒤 마지막 중심 0.75로 복원하면 0.015 m이고 원 값과 15 mm 차이다. 범위 안의 5 mm 상한을 여기에 적용할 수 없다. 범위 밖/clip 발생과 원 값·복원 값을 기록하고 단위/통계·허용 동작을 재확인한다. 그리퍼는 개폐/정규화·방향이 별도여서 동일한 m 변환을 적용하지 않는다.

연속 action expert도 복원/검사를 거친다

SmolVLA의 연속 행동은 이런 개별 scalar bin 토큰의 중심을 선택하는 방식과 다르다. 조건부 flow matching은 noise와 데이터 행동 사이를 잇는 생성 경로에서 변화 방향을 학습하고, 그 방향에 따라 수치적으로 행동 표본을 갱신하는 접근이다. 모델의 정확한 path/진행 방향·solver와 통계는 해당 config/code로 확인한다. 모델 안의 언어/영상 토큰과 출력 action의 연속성을 구분한다.

직관용 독립 예에서 단위 없는 생성 변수 s를 0→1로 진행하고 x=0.1에서 데이터 행동 0.5로 선형 이동한다고 하자. 변화 방향 v=dx/ds=0.4다. Δs=0.5의 갱신 x←x+Δs v를 두 번 적용하면 0.3→0.5다. 이 두 갱신은 생성 좌표의 계산이며 물리 로봇을 두 제어 주기 진행한 것이 아니다. 실제 SmolVLA sampler를 실행한 결과도 아니다.

연속 출력이라고 양자화/모형 오차·분포 이동이 없는 것도 아니다. action 차원/정규화·절대/상대 기준과 TCP/IK·관절 범위/속도/충돌/그리퍼를 검토한다. 시연 데이터에 맞춘 동작 단위와 다른 로봇의 단위를 이름만으로 호환 처리하지 않는다. 적응/파인튜닝을 했어도 새로운 조건의 별도 평가가 필요하다.

모델이 돌아가도 출력이 제때 유효한지 확인한다

합성 추론 180 ms/후처리 20 ms면 준비 시간은 200 ms다. 관측 기준 t0부터 20 ms 간격으로 적용하도록 계약한 H=10의 목표 시각은 t0~t0+180 ms다. 결과가 t0+200 ms에 도착하면 이번 계약에서는 모든 목표의 예정 시각이 지났다. H가 길다는 사실만으로 오래된 목표를 새 명령처럼 사용할 수 없다. 적용 시작을 뒤로 미루는 것도 원래 학습/환경의 지연 가정과 다른 계약일 수 있다.

이는 특정 VLA의 측정 지연이나 기본 scheduling을 주장한 예가 아니다. 비동기/큐를 사용할 때도 관측 나이·예정 적용/만료와 지난 원소·전환 정책을 정한다. 실제 모형/장치·입력/출력 길이에서 메모리/지연 분포·행동 품질과 실패/개입을 함께 측정한다. token/s와 action Hz도 어떤 성분/출력 묶음을 세었는지 정의한다.

모델 배포 조건도 artifact별로 확인한다. OpenVLA repo 코드 LICENSE는 MIT이고 model card에도 MIT 표기가 있지만, 공식 README는 기반 Llama 모델의 조건 상속을 별도로 안내한다. SmolVLA base card/LeRobot 코드는 Apache-2.0으로 안내된다. 코드·가중치 card·기반 모델/데이터 조건과 revision이 모두 같다고 가정하거나 여기서 법적 허용 범위를 추론하지 않는다.

기존 5.6 SmolVLA 구조와 기존 5.9 추론을 연결해 입력/행동의 전후처리와 실행을 더 살펴보자. 기본 활동은 아래 수치만 계산하고 실제 모델을 가져오거나 장비에 전달하지 않는다.

관련 기존 자료 · 보충해서 읽기

  • 기존 상세 본문 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    5.6 SmolVLA 구조

    목표 일부 관련

    기존 자료의 관련 범위이며 신규 목표 전체의 품질 검수는 아직 진행하지 않았습니다.

  • 기존 상세 본문 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    5.7 LoRA 기반 파인튜닝

    목표 일부 관련

    기존 자료의 관련 범위이며 신규 목표 전체의 품질 검수는 아직 진행하지 않았습니다.

  • 기존 상세 본문 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    5.8 학습 파이프라인

    목표 일부 관련

    기존 자료의 관련 범위이며 신규 목표 전체의 품질 검수는 아직 진행하지 않았습니다.

  • 기존 요약 레슨 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    LeRobotDataset과 LoRA 파인튜닝

    목표 일부 관련

    핵심 요약 레슨입니다. 자세한 유도·수식·코드는 연결된 상세 본문을 함께 읽으세요.

학습 범위와 한계

기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

실습 필수

장비 없는 실습을 수행하고 관찰·계산 근거를 해설과 비교합니다.

입력은 원 OpenVLA/SmolVLA의 위 구조와 top/wrist 영상·state 계약, 교육용 4bin/δx 범위와 두 원 값, 합성H=10·준비 지연이다. 제안에는 '두 모델에 같은 dict 사용, token ID를 raw 명령으로 전송, 오래된H=10을 즉시 실행'이라고 적혀 있다.

  1. 두 모델의 입력/토큰·연속 출력과 내부 토큰/행동 표현을 구분하고 카메라/장치 스키마를 맞출 조건을 적는다.
  2. δx=0.008/0.03의 token·복원/오차와 범위 안 상한을 계산한다. 그리퍼/다른 장치에 그대로 적용할 수 있는지도 설명한다.
  3. flow 직관 예와 준비/예정 시각을 계산하고 유효성/자원·평가 및 artifact별 사용 조건 기록을 제안한다.

관찰은 구조/관측, 행동 복원, 생성/실행 계약으로 나눈다. 막히면 token ID·정규화 값·물리 행동과 생성/물리 시간을 다른 칸에 둔다. GPU/모델 실행은 필요하지 않다.

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관련 기존 자료 · 보충해서 읽기

  • 기존 실습 원고 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    실습 5-C: SmolVLA LoRA 학습 설계

    목표 일부 관련

    실습 원고 참조. 로컬/ROS/Isaac/GPU/실물 실행과 장비 없는 기본 경로의 목표 검수는 미실시. 연결된 원고의 환경·절차를 확인하세요. 원고 열람은 실습 수행을 뜻하지 않습니다.

  • 코드·원본 파일 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    05_lerobot_smolvla/code/lora_budget.py

    목표 충족 범위 없음

    파일 열람은 코드 실행·실습 완료를 뜻하지 않습니다.

학습 범위와 한계

기본 실습은 장비 없이 수행합니다. 실제 장비·GPU 실증을 완료했다는 뜻은 아닙니다.

평가·해설 필수

목표별 세 서술문항에 답하고 해설·판정 기준으로 자기검토합니다.

확인 문제 Q1

두 VLA가 같은 image key를 받고 한쪽은 token ID/다른 쪽은 연속 action을 냈다. 이름만 맞춰 같은 제어기에 넣어도 되는가? 원 OpenVLA와 후속 변형·SmolVLA의 계약을 설명하라.

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확인 문제 Q2

같은 교육용 tokenizer에서 δx=−0.008 m다. 정규화 값/ID·복원/오차를 구하라. 이 수치가 실제 OpenVLA의 물리 정확도를 뜻하는가?

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확인 문제 Q3

관측t0부터 20 ms 간격의H=5 목표와 준비 지연 120 ms가 주어졌다. 마지막 예정 시각과 출력 도착 때의 유효성을 판정하라. 연속 생성/긴 chunk 또는 모델 license 한 줄만으로 실행/사용 계약을 모두 승인할 수 있는가?

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관련 기존 자료 · 보충해서 읽기

  • 기존 서술 문항 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    LoRA에서 rank와 alpha가 update에 미치는 영향을 식으로 설명하라.

    목표 일부 관련

    개별 해설/루브릭의 목표별 충분성은 후속 단위 검수. AI 평가·코드 실행 통과를 의미하지 않음.

    개별 모범답안은 미작성입니다. 기존 관련 개념에 근거한 AI 피드백이며 추론한 해설을 구분해야 합니다.

  • 기존 보고서 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    실습 보고서 · 기존 원고와 평가 안내

    목표 일부 관련

    개별 해설/루브릭의 목표별 충분성은 후속 단위 검수. AI 평가·코드 실행 통과를 의미하지 않음.

    개별 모범답안은 미작성입니다. 기존 관련 개념에 근거한 AI 피드백이며 추론한 해설을 구분해야 합니다.

  • 기존 보고서 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    실습 보고서 · 기존 원고와 평가 안내

    목표 일부 관련

    개별 해설/루브릭의 목표별 충분성은 후속 단위 검수. AI 평가·코드 실행 통과를 의미하지 않음.

    개별 모범답안은 미작성입니다. 기존 관련 개념에 근거한 AI 피드백이며 추론한 해설을 구분해야 합니다.

  • 기존 서술 문항 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    LoRA adapter와 base checkpoint revision을 함께 저장해야 하는 이유는 무엇인가?

    목표 일부 관련

    개별 해설/루브릭의 목표별 충분성은 후속 단위 검수. AI 평가·코드 실행 통과를 의미하지 않음.

    개별 모범답안은 미작성입니다. 기존 관련 개념에 근거한 AI 피드백이며 추론한 해설을 구분해야 합니다.

  • 기존 서술 문항 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    `1024×1024` projection 두 개가 16 layer에 있고 rank 16 LoRA를 적용한다. full/LoRA parameter 수와 비율을 구하라.

    목표 일부 관련

    개별 해설/루브릭의 목표별 충분성은 후속 단위 검수. AI 평가·코드 실행 통과를 의미하지 않음.

    개별 모범답안은 미작성입니다. 기존 관련 개념에 근거한 AI 피드백이며 추론한 해설을 구분해야 합니다.

  • 기존 요약 점검 · 관련 기존 자료 · 보충 참고

    LoRA rank를 높일 때 일반적으로 증가하는 것은?

    목표 일부 관련

    선택 정답만으로 독립 수행을 보장하지 않음

    기존 교재 해설·평가 기준을 참고할 수 있습니다. 답안 평가 후 화면의 비교 항목도 확인하세요.

학습 범위와 한계

서술답안과 해설이 준비되었습니다. 자기검토와 학습 완료는 숙달 인증과 별개입니다.

참고 자료

학습 확인

실습과 세 문항의 답안을 해설과 비교한 뒤, 이 단위의 학습 완료를 직접 기록할 수 있습니다. 자기검토·학습 완료는 자동 채점이나 숙달 인증과 별개입니다.

실습1개·확인 문제3개의 답안을 저장하고 각각 자기검토를 기록하세요.

학습 이동

학습 단계 순서 · 공통 과정 이후 전문화 선택

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신규 활동의 답안은 이 브라우저의 통합 학습 기록에 저장합니다. 기존 화면의 답안·진도는 원래 키를 유지합니다. AI 강사는 현재 단위의 준비 상태·부족한 범위와 연결된 실제 자료를 참고합니다.