Large language models (LLMs) trained on code completion have been shown to be capable of synthesizing simple Python programs from docstrings [1]. We find that these code-writing LLMs can be re-purposed to write robot policy code, given natural language commands. Specifically, policy code can express functions or feedback loops that process perception outputs (e.g.,from object detectors [2], [3]) and parameterize control primitive APIs. When provided as input several example language commands (formatted as comments) followed by corresponding policy code (via few-shot prompting), LLMs can take in new commands and autonomously re-compose API calls to generate new policy code respectively. By chaining classic logic structures and referencing third-party libraries (e.g., NumPy, Shapely) to perform arithmetic, LLMs used in this way can write robot policies that (i) exhibit spatial-geometric reasoning, (ii) generalize to new instructions, and (iii) prescribe precise values (e.g., velocities) to ambiguous descriptions ("faster") depending on context (i.e., behavioral commonsense). This paper presents code as policies: a robot-centric formulation of language model generated programs (LMPs) that can represent reactive policies (e.g., impedance controllers), as well as waypoint-based policies (vision-based pick and place, trajectory-based control), demonstrated across multiple real robot platforms. Central to our approach is prompting hierarchical code-gen (recursively defining undefined functions), which can write more complex code and also improves state-of-the-art to solve 39.8% of problems on the HumanEval [1] benchmark. Code and videos are available at https://code-as-policies.github.io


翻译:大型语言模型(LLMs)在代码补全任务上的训练已被证明能够根据文档字符串合成简单的Python程序[1]。我们发现,这些编写代码的LLMs可被重新用于根据自然语言指令编写机器人策略代码。具体而言,策略代码可以表达处理感知输出(例如来自目标检测器[2],[3])并参数化控制原始API的函数或反馈回路。当输入若干示例语言指令(以注释形式格式化)及对应的策略代码(通过少样本提示)时,LLMs能够接收新指令并自主重新组合API调用来生成相应的新策略代码。通过链接经典逻辑结构并引用第三方库(如NumPy、Shapely)执行算术运算,以这种方式使用的LLMs能够编写出具有以下特性的机器人策略:(i)展现空间几何推理能力,(ii)泛化至新指令,以及(iii)根据上下文(即行为常识)为模糊描述(如“更快”)指定精确值(如速度)。本文提出“代码即策略”:一种面向机器人的语言模型生成程序(LMPs)公式化方法,可表示反应式策略(如阻抗控制器)及基于航点的策略(基于视觉的拾取与放置、基于轨迹的控制),并在多个真实机器人平台上进行了演示。我们方法的核心是分层代码生成提示(递归定义未定义函数),该方法不仅能编写更复杂的代码,还提升了在HumanEval[1]基准测试中最先进的结果,解决了39.8%的问题。代码和视频请访问 https://code-as-policies.github.io。

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