1294.75 Sequence 노드에서의 오류 전파

1294.75 Sequence 노드에서의 오류 전파

1. 오류 전파의 기본 원리

Sequence 노드에서의 오류 전파(error propagation)란, 자식 노드가 FAILURE를 반환했을 때 그 실패 상태가 Sequence 노드를 통해 부모 노드로 전달되는 과정을 의미한다. Sequence의 AND 의미론에 의해, 어떤 자식이든 FAILURE를 반환하면 Sequence 자체가 FAILURE를 반환하며, 이 FAILURE는 트리 구조를 따라 상위로 전파된다(Colledanchise & Ogren, 2018).

2. 단일 계층에서의 오류 전파

2.1 FAILURE의 즉시 전파

<Sequence>
    <Action ID="Step1"/>
    <Action ID="Step2"/>    <!-- FAILURE 발생 -->
    <Action ID="Step3"/>
</Sequence>

Tick: Step1→S, Step2→F → Sequence: FAILURE
     Step3→(미실행)

Step2가 FAILURE를 반환하면, Sequence는 Step3을 실행하지 않고 즉시 FAILURE를 반환한다. 이는 Sequence의 조기 종료(short-circuit) 특성에 의한 것이다. Sequence의 FAILURE는 “순차적 작업 체인에서 하나의 단계가 실패했으므로 전체 작업이 실패했다“는 의미를 가진다.

2.2 조건 노드의 FAILURE 전파

<Sequence>
    <Condition ID="IsPreconditionMet"/>    <!-- FAILURE 발생 -->
    <Action ID="PerformAction"/>
</Sequence>

Tick: IsPreconditionMet→F → Sequence: FAILURE
     PerformAction→(미실행)

전제 조건이 충족되지 않으면 행동이 실행되지 않고, Sequence 전체가 FAILURE를 반환한다. 이 FAILURE는 “전제 조건이 충족되지 않았으므로 행동을 수행할 수 없다“는 의미를 가진다.

3. 다중 계층에서의 오류 전파

3.1 중첩 Sequence에서의 상향 전파

<Sequence name="Root">
    <Action ID="Step1"/>
    <Sequence name="SubSequence">
        <Action ID="SubStep1"/>
        <Action ID="SubStep2"/>    <!-- FAILURE 발생 -->
        <Action ID="SubStep3"/>
    </Sequence>
    <Action ID="Step3"/>
</Sequence>

Tick: Step1→S
     SubStep1→S, SubStep2→F → SubSequence: FAILURE
     → Root Sequence: FAILURE
     Step3→(미실행)

SubStep2의 FAILURE가 SubSequence를 통해 Root Sequence로 전파된다. 각 Sequence 계층에서 FAILURE는 상위 계층으로 즉시 전달되며, 전파 과정에서 변환이나 소멸 없이 그대로 유지된다.

3.2 전파 경로의 시각화

SubStep2 → FAILURE
    ↓
SubSequence → FAILURE (자식 FAILURE로 인한 조기 종료)
    ↓
Root Sequence → FAILURE (자식 FAILURE로 인한 조기 종료)
    ↓
부모 노드로 전파

오류는 발생 지점에서 루트까지 경로 상의 모든 Sequence 노드를 FAILURE로 만들며 상향 전파한다.

4. Sequence 변형별 오류 전파 특성

4.1 SequenceWithMemory에서의 오류 전파

<SequenceWithMemory>
    <Action ID="Step1"/>
    <Action ID="Step2"/>    <!-- Tick N에서 FAILURE -->
    <Action ID="Step3"/>
</SequenceWithMemory>

Tick 1: Step1→S, Step2→R (idx=1)
Tick 2: Step2→R           (Step1 건너뜀)
Tick 3: Step2→F           → FAILURE (idx 초기화)
Tick 4: Step1→?           (idx=0에서 재시작)

SequenceWithMemory에서 자식이 FAILURE를 반환하면, current_child_idx가 0으로 초기화되고 Sequence가 FAILURE를 반환한다. 다음 Tick에서는 첫 번째 자식부터 다시 시작한다.

4.2 ReactiveSequence에서의 오류 전파

<ReactiveSequence>
    <Condition ID="IsSafe"/>
    <Action ID="PerformTask"/>
</ReactiveSequence>

Tick 1: IsSafe→S, PerformTask→R → RUNNING
Tick 2: IsSafe→F                 → FAILURE (PerformTask Halt)
Tick 3: IsSafe→S, PerformTask→R → RUNNING (처음부터 재시작)

ReactiveSequence에서는 매 Tick 첫 번째 자식부터 재평가하므로, 조건 노드의 FAILURE가 매 Tick 감지될 수 있다. FAILURE 발생 시 RUNNING 상태의 후속 자식은 Halt된다.

5. 오류 전파와 Fallback의 상호작용

5.1 Fallback에 의한 오류 차단

<Fallback>
    <Sequence>
        <Condition ID="IsPreconditionMet"/>
        <Action ID="PrimaryAction"/>
    </Sequence>
    <Action ID="FallbackAction"/>
</Fallback>

Tick: IsPreconditionMet→F → Sequence: FAILURE
     FallbackAction→R     → Fallback: RUNNING

Sequence의 FAILURE가 Fallback에 도달하면, Fallback은 다음 자식을 시도한다. 따라서 Sequence의 오류가 Fallback에 의해 차단(intercept)되어 상위 노드로 전파되지 않는다. 이것이 Sequence와 Fallback의 조합이 오류 처리의 기본 패턴이 되는 이유이다.

5.2 오류 전파의 차단 위치

<Sequence name="Mission">
    <Action ID="Step1"/>
    <Fallback>                        <!-- 오류 차단 지점 -->
        <Action ID="PrimaryStep2"/>
        <Action ID="AlternativeStep2"/>
    </Fallback>
    <Action ID="Step3"/>
</Sequence>

PrimaryStep2가 실패하면 Fallback이 AlternativeStep2를 시도하고, AlternativeStep2가 성공하면 Mission Sequence는 Step3으로 진행한다. Fallback이 오류를 차단하여 Mission Sequence의 진행이 유지된다.

6. 오류 전파의 부수 효과

6.1 RUNNING 자식의 Halt

Sequence에서 FAILURE가 발생하면, 해당 Tick에서 RUNNING 상태인 다른 자식 노드가 존재할 수 있다. 특히 ReactiveSequence에서 조건 노드의 FAILURE는 뒤쪽의 RUNNING 액션 노드를 Halt시킨다.

<ReactiveSequence>
    <Condition ID="IsSafe"/>        <!-- Tick K에서 FAILURE -->
    <Action ID="LongRunningTask"/>  <!-- Tick K-1에서 RUNNING → Halt -->
</ReactiveSequence>

Tick K-1: IsSafe→S, LongRunningTask→R → RUNNING
Tick K:   IsSafe→F                     → FAILURE
          LongRunningTask→Halt          (onHalted() 호출)

6.2 부수 효과의 비가역성

FAILURE로 인해 Halt된 액션의 부수 효과(모터 이동, 데이터 전송 등)는 자동으로 롤백되지 않는다. 예를 들어, 네비게이션 중 안전 조건 위반으로 Halt된 경우, 로봇은 Halt 시점의 위치에 정지하며 출발 위치로 자동 복귀하지 않는다. 부수 효과의 정리는 onHalted() 메서드 또는 상위 트리의 복구 행동에서 명시적으로 처리해야 한다.

7. 오류 전파의 설계 고려 사항

  1. 오류 차단 지점의 설계: 오류가 전파되어야 하는 범위를 결정하고, 적절한 위치에 Fallback을 배치하여 오류를 차단한다. 과도한 차단은 심각한 오류를 숨기고, 불충분한 차단은 불필요한 전체 실패를 유발한다.

  2. 오류 원인의 구분: Sequence의 FAILURE만으로는 어떤 자식이 실패했는지 알 수 없다. 블랙보드에 오류 정보를 기록하거나, 로깅을 통해 오류 원인을 추적할 수 있도록 설계해야 한다.

  3. Halt 시 상태 정리: FAILURE로 인한 Halt에서 물리적 상태(모터, 액추에이터 등)를 안전하게 정리하는 onHalted() 구현이 필수적이다.

  4. 복구 가능성의 보장: 오류 전파 후 시스템이 복구 가능한 상태에 있도록 설계해야 한다. 비가역적 부수 효과가 발생한 경우, 복구 행동을 통해 시스템을 안전한 상태로 되돌려야 한다(Faconti, 2022).

참고 문헌

  • Colledanchise, M., & Ogren, P. (2018). Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction. CRC Press.
  • Faconti, D. (2022). BehaviorTree.CPP documentation and API reference. https://www.behaviortree.dev/