Учёные из Инженерной школы Тандона при Нью-Йоркском университете разработали новый алгоритм BrainBody-LLM, который позволяет роботам не просто выполнять команды, но и самостоятельно планировать свои действия, корректировать движения и учиться на основе обратной связи. Это решение значительно расширяет возможности роботов в сложных и непредсказуемых условиях, в которых традиционные системы часто терпят неудачу. Результаты работы были опубликованы в журнале Advanced Robotics Research.
Многие традиционные системы робототехники были ограничены статическими планами и жёстко запрограммированными действиями. Даже современные LLM (языковые модели), использующиеся для генерации команд, не учитывали физические возможности роботов, что нередко приводило к ошибкам. BrainBody-LLM устраняет эти проблемы, моделируя взаимодействие между "мозгом" и "телом" робота, что позволяет ему адаптироваться к меняющимся условиям, аналогично человеку.
Система BrainBody-LLM состоит из двух компонентов. Brain LLM отвечает за стратегическое планирование, переводя задачу в пошаговый план действий, а Body LLM выполняет эти шаги в физической среде, преобразуя высокоуровневые цели в команды для приводов, суставов и сенсоров. Робот постоянно отслеживает свои действия и окружающую обстановку. Если что-то идёт не по плану, ошибка сигнализируется в Brain LLM, что позволяет оперативно скорректировать действия.
"Главное преимущество BrainBody-LLM заключается в замкнутом цикле обратной связи, который обеспечивает динамическое взаимодействие компонентов, позволяя выполнять задачи надежно и безопасно", — отметил Винит Бхат, первый автор исследования.
Алгоритм BrainBody-LLM был протестирован сначала в виртуальной среде VirtualHome, где робот выполнял бытовые задачи, такие как перенос предметов, открытие дверей и уборка. Результаты показали увеличение скорости выполнения задач на 17% и заметное снижение ошибок по сравнению с предыдущими методами.
Затем систему испытали на физической роботизированной руке Franka Research 3. Робот успешно манипулировал объектами разных форм и весов, корректировал траекторию движений при столкновениях и адаптировался к изменениям окружающей среды. Эти испытания продемонстрировали, что BrainBody-LLM позволяет роботу действовать гибко, а не просто повторять запрограммированные шаги.
Этот алгоритм открывает новые горизонты для применения роботов в различных сферах. В медицине они смогут выполнять точные операции, в домах — помогать людям с ограниченными возможностями, а на производственных линиях работать рядом с людьми, справляясь с непредсказуемыми ситуациями.
BrainBody-LLM может быть интегрирован с современными сенсорами: 3D-камерами, датчиками глубины и системами распознавания объектов. Это даст роботам возможность точно ориентироваться в пространстве, избегать столкновений и манипулировать предметами с высокой точностью. Учёные также планируют расширить использование сенсоров, включая визуальные, тактильные и аудио сигналы, чтобы улучшить адаптивность роботов.
BrainBody-LLM позволяет роботам учиться на опыте: алгоритм может анализировать успешные и неудачные действия, корректируя стратегии для будущих задач. Это значительно приближает нас к созданию автономных роботов, которые смогут безопасно работать в сложных и динамичных средах, взаимодействовать с людьми и принимать решения, которые раньше были доступны только человеку.
Системы, способные учиться на опыте, открывают перед робототехникой новые горизонты и возможности. Это важный шаг к созданию роботов, которые способны принимать решения, учиться и адаптироваться к изменениям, а также взаимодействовать с окружающей средой и людьми.
Комбинированное использование языковых моделей и контроля движений делает роботов гораздо более гибкими и адаптивными. BrainBody-LLM позволяет роботам не только следовать инструкциям, но и понимать их физическую реализацию. Это серьёзно меняет подход к робототехнике, открывая новые возможности для применения роботов в медицине, образовании и промышленности, где важны такие качества, как точность, адаптивность и автономность.
"Наша работа показывает, что сочетание моделей языка и контроля движения позволяет роботам мыслить и действовать почти как человек, адаптируясь к окружающей среде и обучаясь на опыте", — заключают авторы исследования.
По сравнению с традиционными роботизированными системами, которые ограничиваются статическими планами или заранее запрограммированными действиями, BrainBody-LLM предоставляет роботам значительную гибкость. Вместо того чтобы следовать фиксированным инструкциям, робот с BrainBody-LLM способен корректировать действия в процессе работы, что делает его адаптивным к изменениям в окружающей среде.
Традиционные системы - Работают по заранее заданным алгоритмам, не учитывая изменения в реальном времени.
BrainBody-LLM - Обеспечивает динамическое взаимодействие между компонентами, корректируя движения и действия в реальном времени.
Эта возможность значительно улучшает производительность роботов в сложных, непредсказуемых ситуациях, что делает их гораздо более эффективными в разнообразных областях.
Существуют как преимущества, так и ограничения в использовании алгоритма BrainBody-LLM.
Положительные стороны:
Робот может адаптироваться к изменяющимся условиям в реальном времени.
Улучшение скорости выполнения задач.
Возможность гибкой настройки действий в зависимости от среды.
Алгоритм позволяет обучать роботов на опыте, улучшая их действия с каждым разом.
Ограничения:
Алгоритм может требовать дополнительных вычислительных ресурсов для обработки данных в реальном времени.
В некоторых ситуациях роботы могут требовать специального обслуживания, чтобы гарантировать корректную работу системы.
Потребуется время для интеграции с различными типами сенсоров.
Обновляйте системы сенсоров: для повышения эффективности работы BrainBody-LLM важно обеспечить роботу качественные сенсоры, такие как камеры, датчики глубины и тактильные сенсоры.
Регулярное тестирование и корректировка: алгоритм работает более эффективно при регулярной настройке и тестировании, что позволяет роботам адаптироваться к новым условиям.
Обучение на ошибках: используйте возможности BrainBody-LLM для анализа ошибок и корректировки действий в будущем.
Что делает BrainBody-LLM уникальным?
BrainBody-LLM позволяет роботам адаптироваться к изменениям в реальном времени и учиться на опыте, что отличает его от традиционных систем с фиксированными планами.
Какие преимущества это дает роботам?
Роботы могут быстрее реагировать на изменения в окружающей среде, исправляя ошибки в процессе работы и улучшая свои действия.
Можно ли использовать BrainBody-LLM для всех типов роботов?
Да, алгоритм можно адаптировать под различные типы роботов, улучшая их работу в сложных, динамичных условиях.