Metaworld

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Metaworld 是一个专为机器人连续控制任务设计的开源基准测试平台,旨在推动多任务强化学习与元强化学习算法的发展与评估。它提供了一套标准化的机械臂操作环境集合,帮助研究者解决算法在不同任务间泛化能力不足、难以快速适应新目标或新任务等核心难题。

该平台主要面向人工智能研究人员、算法开发者以及机器人领域的工程师。通过内置的 MT1/10/50(多任务)和 ML1/10/45(元学习)等多种基准场景,用户可以灵活测试模型在同时处理多个任务或少样本快速适应方面的表现。Metaworld 的独特亮点在于其完全兼容 Gymnasium API,使得环境创建与交互代码简洁统一,并支持同步与异步多种运行策略,既能满足资源有限的实验需求,也能适配高性能计算场景。无论是验证新算法的理论效果,还是调试机器人控制策略,Metaworld 都能提供可靠且丰富的实验土壤,助力社区共同提升智能体的通用学习能力。

使用场景

某机器人实验室的研究团队正致力于开发一种能灵活适应不同抓取任务的通用机械臂控制算法,急需验证其多任务强化学习模型的有效性。

没有 Metaworld 时

  • 环境搭建耗时巨大:研究人员需手动为每个任务(如开门、推物体、插拔零件)单独编写物理仿真场景,代码重复且极易出错。
  • 评估标准不统一:缺乏标准化的测试集,不同团队甚至组内成员使用的任务分布和评估指标各异,导致算法性能无法横向对比。
  • 泛化能力验证困难:难以构建包含数十种多样化任务的基准测试,无法有效检验模型在面对全新任务时的少样本适应能力。
  • 资源调度复杂:并行训练多个任务时,需自行解决进程同步与环境向量化的技术难题,严重拖慢实验迭代速度。

使用 Metaworld 后

  • 一键调用标准环境:通过 gym.make 即可直接加载 MT10 或 ML45 等内置基准,瞬间获得 50 种标准化机械臂操作任务,免去重复造轮子。
  • 权威对标成为可能:依托社区公认的评测体系,团队能直接将算法结果与前沿论文数据对比,快速定位模型短板。
  • 系统化验证泛化性:利用 ML10/ML45 基准中预设的训练/测试任务划分,科学量化模型在未见任务上的少样本迁移表现。
  • 高效并行训练:借助原生支持的同步或异步向量化环境接口,轻松在单台服务器上并发运行数十个环境,大幅提升采样效率。

Metaworld 将研究人员从繁琐的环境工程中解放出来,使其能专注于核心算法创新,加速了通用机器人智能的落地进程。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
  • macOS
GPU

未说明

内存

未说明(MT10/MT50 异步模式建议较高计算资源)

依赖
notes官方不支持 Windows,但接受相关 PR。MT10 和 MT50 基准测试提供同步(sync)和异步(async)两种模式,同步模式适合计算资源有限的用户,异步模式将每个环境隔离在独立进程中,适合计算资源充足的用户。
python3.8, 3.9, 3.10, 3.11
gymnasium
metaworld
Metaworld hero image

快速开始

Python PyPI arXiv pre-commit 代码风格: black

Meta-World 是一个开源基准,用于开发和评估连续控制机器人操作环境中的多任务和元强化学习算法,并提供多种基准来评估强化学习算法的不同方面。

文档网站位于 metaworld.farama.org,我们还有一个公共 Discord 服务器(我们也用它来协调开发工作),你可以通过以下链接加入:https://discord.gg/bnJ6kubTg6

安装

要安装 Meta-World,请使用 pip install metaworld

我们支持并测试在 Linux 和 macOS 上的 Python 3.8、3.9、3.10 和 3.11。我们会接受与 Windows 相关的 Pull Request,但并不正式支持 Windows。

API

Meta-World 的 API 遵循 Gymnasium 的 API,用于环境的创建和交互。

要创建一个基准并与之交互:

import gymnasium as gym
import metaworld


env = gym.make("Meta-World/MT1", env_name="reach-v3")

observation, info = env.reset()
for _ in range(500):
    action = env.action_space.sample()
    observation, reward, terminated, truncated, info = env.step(action)

env.close()

可用的基准

多任务基准

MT1、MT10 和 MT50 基准是多任务基准。这些基准用于学习能够同时完成 1、10 或 50 个训练任务的多任务策略。MT1 基准可以使用 Meta-World 中提供的 50 个任务中的任意一个来创建。 在 MT10 和 MT50 基准中,基准返回的观测值会在状态后附加独热编码的任务 ID。

元学习基准

ML1、ML10 和 ML45 是 Meta-World 中提供的 3 个元强化学习基准。ML1 基准可以使用 Meta-World 中提供的 50 个任务中的任意一个。 ML1 基准测试的是在单个任务内对目标变化的少量样本适应能力。ML10 和 ML45 则测试对新任务的少量样本适应能力。ML10 包含 10 个训练任务和 5 个测试任务,而 ML45 包含 45 个训练任务和 5 个测试任务。

创建多任务基准

MT1

import gymnasium as gym
import metaworld

seed = 42 # 用于可重复性

env = gym.make('Meta-World/MT1', env_name='reach-v3', seed=seed) # 使用 reach 环境的 MT1

obs, info = env.reset()

a = env.action_space.sample() # 随机采样一个动作
obs, reward, truncate, terminate, info = env.step(a) # 应用随机采样的动作

MT10

MT10 有两种不同的版本,可以通过 gym.make 返回。第一种是同步版本,所有环境都包含在同一进程中。 对于计算资源有限的用户来说,同步选项所需的资源最少。

import gymnasium as gym
import metaworld

seed = 42

envs = gym.make_vec('Meta-World/MT10', vector_strategy='sync', seed=seed) # 这将返回一个包含 10 个环境的同步向量化环境

obs, info = envs.reset() # 重置所有 10 个环境

a = env.action_space.sample() # 为每个环境采样一个动作

obs, reward, truncate, terminate, info = envs.step(a) # 执行所有 10 个环境的动作

另外,对于计算资源更充足的用户,我们还提供了 MT10 基准的异步版本,其中每个环境都独立运行在自己的进程中,并通过进程间管道进行通信。

envs = gym.make_vec('Meta-World/MT10', vector_strategy='async', seed=seed) # 这将返回一个包含 10 个环境的异步向量化环境

MT50

MT50 也有两种不同的版本,即同步和异步版本的环境。

import gymnasium as gym
import metaworld

seed = 42

envs = gym.make_vec('Meta-World/MT50', vector_strategy='sync', seed=seed) # 这将返回一个包含 50 个环境的同步向量化环境

obs, info = envs.reset() # 重置所有 50 个环境

a = env.action_space.sample() # 为每个环境采样一个动作

obs, reward, truncate, terminate, info = envs.step(a) # 执行所有 50 个环境的动作
envs = gym.make_vec('Meta-World/MT50', vector_strategy='async', seed=seed) # 这将返回一个包含 50 个环境的异步向量化环境

元学习基准

每个元强化学习基准都包含训练环境和测试环境。这些环境必须分别创建,如下所示。

ML1

import gymnasium as gym
import metaworld

seed = 42


train_envs = gym.make('Meta-World/ML1-train', env_name='reach-V3', seed=seed)
test_envs = gym.make('Meta-World/ML1-test', env_name='reach-V3', seed=seed)

# 训练过程使用 train_envs
# 测试过程使用 test_envs

ML10

与多任务基准类似,ML10 和 ML45 的环境也可以以同步或异步模式运行。

import gymnasium as gym
import metaworld

train_envs = gym.make_vec('Meta-World/ML10-train', vector_strategy='sync', seed=seed) # 或者 vector_strategy='async'
test_envs = gym.make_vec('Meta-World/ML10-test', vector_strategy='sync', seed=seed) # 或者 vector_strategy='async'

ML45

import gymnasium as gym
import metaworld

train_envs = gym.make_vec('Meta-World/ML45-train', vector_strategy='sync', seed=seed) # 或者 vector_strategy='async'
test_envs = gym.make_vec('Meta-World/ML45-test', vector_strategy='sync', seed=seed) # 或者 vector_strategy='async'

自定义基准测试

最后,我们还支持通过组合任意数量的 Meta-World 环境来创建自定义基准测试。

前缀 'mt' 将返回适用于多任务强化学习的目标可观察环境,而前缀 'ml' 则会返回适用于元强化学习的部分可观测环境。 与内置的 MT 和 ML 基准测试一样,这些环境也可以在同步或异步模式下运行。 为了创建自定义基准测试,用户必须提供一个带有 '-v3' 后缀的环境名称列表。

import gymnasium as gym
import metaworld

envs = gym.make_vec('Meta-World/custom-mt-envs',vector_strategy='sync', envs_list=['env_name_1-v3', 'env_name_2-v3', 'env_name_3-v3'], seed=seed) # 或 vector_strategy='async'
envs = gym.make_vec('Meta-World/custom-ml-envs',vector_strategy='sync', envs_list=['env_name_1-v3', 'env_name_2-v3', 'env_name_3-v3'], seed=seed) # 或 vector_strategy='async'

开发路线图

我们为 Gymnasium 的未来开发工作制定了一份路线图,详情请见:https://github.com/Farama-Foundation/Metaworld/issues/500

基准测试代码

用于生成论文中结果的代码可在以下地址找到:https://github.com/rainx0r/metaworld-algorithms

引用方式

您可以使用我们的相关论文(https://openreview.net/forum?id=1de3azE606)来引用 Meta-World,引用格式如下:

@inproceedings{
mclean2025metaworld,
title={Meta-World+: 一种改进的标准化强化学习基准},
author={Reginald McLean、Evangelos Chatzaroulas、Luc McCutcheon、Frank R{\"o}der、Tianhe Yu、Zhanpeng He、K.R. Zentner、Ryan Julian、J K Terry、Isaac Woungang、Nariman Farsad、Pablo Samuel Castro},
booktitle={第三十九届神经信息处理系统大会——数据集与基准赛道},
year={2025},
url={https://openreview.net/forum?id=1de3azE606}
}

版本历史

3.0.02025/06/14
v2.0.02023/06/16

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