SAFE: Multitask Failure Detection for Vision-Language-Action Models

Qiao Gu, Yuanliang Ju, Shengxiang Sun, Igor Gilitschenski, Haruki Nishimura, Masha Itkina, Florian Shkurti

arXiv:2506.09937 · 2026-08-15 공개 · arXiv · PDF

vision-language-action robotics sim-to-real conformal-prediction failure-detection openvla multitask-learning policy-architecture

Abstract

While vision-language-action models (VLAs) have shown promising robotic behaviors across a diverse set of manipulation tasks, they achieve limited success rates when deployed on novel tasks out of the box. To allow these policies to safely interact with their environments, we need a failure detector that gives a timely alert such that the robot can stop, backtrack, or ask for help. However, existing failure detectors are trained and tested only on one or a few specific tasks, while generalist VLAs require the detector to generalize and detect failures also in unseen tasks and novel environments. In this paper, we introduce the multitask failure detection problem and propose SAFE, a failure detector for generalist robot policies such as VLAs. We analyze the VLA feature space and find that VLAs have sufficient high-level knowledge about task success and failure, which is generic across different tasks. Based on this insight, we design SAFE to learn from VLA internal features and predict a single scalar indicating the likelihood of task failure. SAFE is trained on both successful and failed rollouts and is evaluated on unseen tasks. SAFE is compatible with different policy architectures. We test it on OpenVLA, $\pi_0$, and $\pi_0$-FAST in both simulated and real-world environments extensively. We compare SAFE with diverse baselines and show that SAFE achieves state-of-the-art failure detection performance and the best trade-off between accuracy and detection time using conformal prediction. More qualitative results and code can be found at the project webpage: https://vla-safe.github.io/

한국어 요약

한 줄 요약

SAFE는 다양한 VLA 정책에서 실패를 멀티태스크로 탐지하는 실험적 성능을 갖춘 실패 탐지 모듈이다.

핵심 기여도

핵심 아이디어

기존 실패 탐지 방법은 특정 작업에만 제한되어 있으며, 멀티태스크 환경에서 일반화가 어렵다. 본 연구는 VLA가 내부적으로 성공/실패에 대한 고수준 정보를 포함하고 있음을 발견하고, 이를 기반으로 SAFE를 설계했다. SAFE는 VLA의 내부 특징을 활용해 실패 확률을 예측하는 단일 스칼라 값을 생성하며, 다양한 정책 아키텍처와 호환된다. 특히, 실패 탐지 임계값은 기능적 Conformal Prediction을 통해 보정되어, 정확도와 탐지 시간의 균형을 최적화한다.

기술적 접근법

주요 결과

의의 및 한계

SAFE는 일반적인 VLA 정책에서 실패를 멀티태스크로 탐지할 수 있는 첫 번째 접근법으로, 실제 세계에서 안전한 정책 실행을 가능하게 한다. 특히, Conformal Prediction을 활용한 임계값 보정은 정확도와 탐지 시간의 균형을 최적화하는 데 기여한다. 그러나 본 연구는 조작 작업에만 초점을 맞추었으며, 다양한 로봇 구현체나 시뮬레이션-실제 세계 간의 일반화 가능성은 명시되지 않았다. 또한, SAFE는 VLA의 마지막 레이어만 사용하며, 다중 레이어 정보 집약 방법은 향후 연구 주제로 남는다.

실용적 활용

SAFE는 실제 로봇이 새로운 작업에서 실패를 사전에 탐지해 중단, 되돌리기, 도움 요청을 유도하는 데 활용 가능하다. 특히, OpenVLA, π₀와 같은 대규모 VLA 모델에서 즉시 적용 가능하며, 로봇 학습 및 자율 시스템 분야에서 안전성 향상에 기여할 수 있다.