01 / INTERCEPT
运动目标的接近
目标的位置和朝向持续变化，机械臂需要根据运动状态选择接近方向和闭合时机。
录像观察点 接触前的平移与转动
ASTROBENCH / EMBODIED MANIPULATION
太空自由漂浮
操作基准
AstroBench
研究机械臂如何抓取平移、转动中的物体，并在接触后保持稳定。任务设计涵盖抓取、机构交互、插接与收纳。
固定基座机械臂 · 舱内零重力 · 自由漂浮物体
RECORDED EPISODE动态 / 线轴
01 / THE RESEARCH QUESTION
自由漂浮抓取的难点
物体没有桌面支撑，碰触后可能被推开或产生转动。评测需要同时考虑接近时机、接触过程和抓取后的稳定性。
02 / STABILIZE
接触后的运动变化
单侧碰触可能把物体推远，或使其转动。需要在物体离开夹持区域前形成稳定的双侧接触。
录像观察点 首次碰触到夹爪闭合
03 / RETAIN
抓取后的保持
夹爪闭合后，物体仍可能滑移或脱离。需要检查物体相对夹爪的位置和姿态是否持续稳定。
录像观察点 闭合后的物体相对运动
上方图形为阶段示意；实际任务过程见原始录像。
02 / TASK SYSTEM
任务分类
任务设计分为四类，共 11 个任务族，包括自由漂浮物体的抓取与操作，以及舱内固定机构的交互。
FREE-FLOATING GRASPING
自由漂浮物体抓取
机械臂接近漂浮物体，闭合夹爪，并保持稳定抓持。初始条件包括静止、平移和转动。
- 对象约束
- 目标自由漂浮；机械臂基座固定。
- 关键难点
- 目标运动、接触时机、接触后的相对稳定。
- 完成依据
- 目标专属双侧接触、实际闭合与连续保持。
MECHANISM INTERACTION
舱内机构操作
柜门开关、抽屉推拉、面板按钮、旋钮与阀门转动、拨杆切换。
- 对象约束
- 机构固定在舱内，活动部件沿关节或滑轨运动。
- 关键难点
- 沿机构允许的方向施力，达到目标状态。
- 完成依据
- 实际角度或行程；按钮、拨杆等任务还需核验释放和阶段顺序。
PRECISION MATING
插接与装配
插销入孔、插头插拔、模块插槽装配。
- 对象约束
- 夹持中的部件与目标孔位、接口或导轨接合。
- 关键难点
- 保持抓持，调整部件的位置和朝向，沿指定方向插入。
- 完成依据
- 目标坐标系下的对齐误差、深度和就位状态。
任务定义以几何插入与就位为边界，各任务独立设置判据。
OBJECT MANIPULATION
定向与收纳
物体定向、收纳并关闭。
- 对象约束
- 从持物状态出发，改变朝向或进入容器。
- 关键难点
- 调整物体姿态，并在置入容器后完成释放与关闭。
- 完成依据
- 目标位姿；或置入、释放、关闭与观察的有序完成。
收纳的完成条件包含释放，不能直接套用抓取保持判据。
当前录像集包含自由漂浮抓取样例。任务定义与范围 ↗
03 / EVALUATION DESIGN
评测划分与指标
评测设计分别考察未见物体、运动条件变化，以及两者同时变化的情况。正式划分将在发布时固定。
几何 × 动力学
横轴：运动条件 / 纵轴：物体身份
| 已见运动条件 | 留出运动条件 | |
|---|---|---|
| 已见物体 | 参考条件同分布表现 | 动力学泛化运动变化 |
| 未见物体 | 几何泛化物体变化 | 联合泛化物体与运动共同变化 ↗ |
同源几何按组隔离；同一物体上的多个回合保留共同物体身份。
评测流程
- 固定任务与回合绑定资产、物体分组、初态、种子和协议版本。
- 记录执行过程按约定输入与动作接口执行，记录状态、接触与时间。
- 评分并汇总核验终态连续保持；成功率与覆盖率分别报告。
PRIMARY严格任务成功率
DIAGNOSTICS捕获时间 · 保持 · 失抓
COMPLETENESS完成覆盖 · 错误 · 缺失
04 / EPISODE LIBRARY
任务录像
20 类物体的静态与动态抓取录像。切换外部和舱内视角查看同一回合，展开记录查看对应的运动与保持数据。
魔方/立方块
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 56.14 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.15°，角速度 0.0514 rad/s；严格保持 1 秒通过
长方块
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 53.38 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 30.63°，角速度 0.0500 rad/s；严格保持 1 秒通过
圆柱件
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 50.79 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.47°，角速度 0.0511 rad/s；严格保持 1 秒通过
球形件
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 51.11 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.62°，角速度 0.0509 rad/s；严格保持 1 秒通过
密封瓶
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 50.93 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.97°，角速度 0.0506 rad/s；严格保持 1 秒通过
圆罐
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 59.85 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 28.13°，角速度 0.0523 rad/s；严格保持 1 秒通过
样品管
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 53.39 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.94°，角速度 0.0506 rad/s；严格保持 1 秒通过
带盖小盒
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 51.25 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.67°，角速度 0.0509 rad/s；严格保持 1 秒通过
螺丝刀
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 51.67 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 29.11°，角速度 0.0514 rad/s；严格保持 1 秒通过
扳手
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 52.40 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 30.61°，角速度 0.0507 rad/s；严格保持 1 秒通过
钳子
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 57.13 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 32.28°，角速度 0.0489 rad/s；严格保持 1 秒通过
小锤
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 69.92 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 30.02°，角速度 0.0504 rad/s；严格保持 1 秒通过
手电筒
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 58.00 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 30.14°，角速度 0.0504 rad/s；严格保持 1 秒通过
手持终端
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 85.36 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 42.85°，角速度 0.0389 rad/s；严格保持 1 秒通过
小型相机
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 48.56 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 28.83°，角速度 0.0517 rad/s；严格保持 1 秒通过
线轴
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 46.83 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 27.57°，角速度 0.0528 rad/s；严格保持 1 秒通过
L形支架
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 46.10 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 28.13°，角速度 0.0523 rad/s；严格保持 1 秒通过
T形接头
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 57.58 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 31.94°，角速度 0.0486 rad/s；严格保持 1 秒通过
电池包
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 55.90 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 31.82°，角速度 0.0488 rad/s；严格保持 1 秒通过
环形件
动态抓取查看运动与保持记录
接触前位移 60.31 mm，速度 6.000 mm/s；接触前转角 33.53°，角速度 0.0472 rad/s；严格保持 1 秒通过
魔方/立方块
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
长方块
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
圆柱件
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
球形件
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
样品管
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
密封瓶
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
圆罐
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
带盖小盒
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
螺丝刀
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
扳手
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
钳子
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
小锤
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
手电筒
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
电池包
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
手持终端
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
小型相机
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
环形件
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
线轴
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
L形支架
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
T形接头
静态初始抓取查看运动与保持记录
新实测原严格抓取判据通过 · 真实 30 Hz 双视角
没有匹配的物体，请尝试其他关键词。
关于录像与记录
动态样例的目标具有初始平移与转动；静态样例的目标初始静止且无支撑。两种视角对应同一回合，切换时保留播放位置。录像末尾包含约 1 秒定格，保持结论来自对应记录。
录像中的保持记录与新版终态评分采用不同的时间判定方式，具体见基准说明。
05 / DOCUMENTATION
基准说明
文档包含任务定义、物理配置、接口、评分、复现方法及魔方匹配实验。
代码、论文与评测结果的发布进展
评测协议代码已发布至 GitHub。技术说明已补充 40 回合魔方匹配实验；完整环境迁移与正式划分仍在完善。AstroBench 论文已发布于 arXiv:2610.31064 ↗。
06 / 论文
引用 AstroBench
本基准的完整方法见 arXiv 预印本。使用 AstroBench 的任务、物体资产或评测协议时，请引用该论文。
AstroBench: Benchmarking Free-Floating Capture and Space Robotic Manipulation
@article{wang2026astrobench,
title = {AstroBench: Benchmarking Free-Floating Capture and Space Robotic Manipulation},
author = {Wang, Zizhe and Deng, Jia and Lu, Xin and Jia, Zehao and Huang, Yi and Zhu, Yao},
journal = {arXiv preprint arXiv:2610.31064},
year = {2026}
}