1295.75 BehaviorTree.CPP에서의 ReactiveSequence 구현

1295.75 BehaviorTree.CPP에서의 ReactiveSequence 구현

1. ReactiveSequence 클래스

BehaviorTree.CPP에서 ReactiveSequence는 ControlNode를 상속하는 내장 제어 노드로 제공된다. 이 노드는 메모리 없는 Sequence로, 매 Tick에서 항상 첫 번째 자식부터 순차적으로 평가한다.

class ReactiveSequence : public ControlNode
{
public:
    ReactiveSequence(const std::string& name)
        : ControlNode(name, {}) {}
    
    ReactiveSequence(const std::string& name, const NodeConfig& config)
        : ControlNode(name, config) {}

private:
    NodeStatus tick() override;
    void halt() override;
};

ReactiveSequence는 추가 포트를 정의하지 않는다. 성공/실패 정책이나 임계값 같은 설정 파라미터가 필요 없기 때문이다.

2. tick() 메서드의 구현

BehaviorTree.CPP에서 ReactiveSequence의 tick() 메서드는 다음과 같은 구조로 구현되어 있다.

NodeStatus ReactiveSequence::tick()
{
    bool all_success = true;
    
    for (size_t index = 0; index < childrenCount(); index++)
    {
        TreeNode* current_child = children_nodes_[index];
        const NodeStatus child_status = current_child->executeTick();
        
        switch (child_status)
        {
            case NodeStatus::RUNNING:
            {
                // 이후의 RUNNING 자식에 Halt 전파
                for (size_t j = index + 1; j < childrenCount(); j++)
                {
                    if (children_nodes_[j]->status() == NodeStatus::RUNNING)
                    {
                        haltChild(j);
                    }
                }
                return NodeStatus::RUNNING;
            }
            
            case NodeStatus::FAILURE:
            {
                // 이후의 RUNNING 자식에 Halt 전파
                for (size_t j = index + 1; j < childrenCount(); j++)
                {
                    if (children_nodes_[j]->status() == NodeStatus::RUNNING)
                    {
                        haltChild(j);
                    }
                }
                return NodeStatus::FAILURE;
            }
            
            case NodeStatus::SUCCESS:
            {
                // 다음 자식으로 계속
                break;
            }
            
            default:
                break;
        }
    }
    
    // 모든 자식이 SUCCESS
    return NodeStatus::SUCCESS;
}

핵심 특성을 정리한다.

  1. 항상 인덱스 0부터 시작: for 루프가 index = 0에서 시작한다. 이전 Tick의 상태를 기억하지 않는다.
  2. 단축 평가: RUNNING 또는 FAILURE 반환 시 루프가 즉시 종료된다.
  3. Halt 전파: 현재 인덱스 이후의 RUNNING 상태 자식에 Halt를 전파한다.

3. halt() 메서드의 구현

void ReactiveSequence::halt()
{
    haltChildren();
    ControlNode::halt();
}

haltChildren() 메서드가 모든 RUNNING 상태의 자식에 Halt를 전파하고, ControlNode::halt()가 노드의 상태를 IDLE로 설정한다.

4. haltChild() 메서드

BehaviorTree.CPP의 ControlNode는 개별 자식에 Halt를 전파하는 haltChild() 메서드를 제공한다.

void ControlNode::haltChild(size_t index)
{
    auto child = children_nodes_[index];
    if (child->status() == NodeStatus::RUNNING)
    {
        child->halt();
    }
    child->setStatus(NodeStatus::IDLE);
}

Halt 호출 후 자식의 상태를 IDLE로 설정하여, 다음 Tick에서 깨끗한 상태로 시작하도록 보장한다.

5. XML에서의 ReactiveSequence 정의

<BehaviorTree ID="ReactiveSequenceExample">
    <ReactiveSequence>
        <IsSafe />
        <IsLocalized />
        <NavigateToGoal goal="{target_position}" />
    </ReactiveSequence>
</BehaviorTree>

<ReactiveSequence> 태그는 추가 속성 없이 자식 노드만을 포함한다.

6. 일반 Sequence와의 코드 차이

BehaviorTree.CPP에서 일반 SequenceNode는 running_child_ 멤버 변수를 통해 이전 RUNNING 자식의 인덱스를 기억한다.

// SequenceNode의 tick() (개념적)
NodeStatus SequenceNode::tick()
{
    for (size_t index = running_child_; index < childrenCount(); index++)
    {
        // ...
        if (child_status == NodeStatus::RUNNING)
        {
            running_child_ = index;  // 인덱스 기억
            return NodeStatus::RUNNING;
        }
        // ...
    }
    running_child_ = 0;
    return NodeStatus::SUCCESS;
}

ReactiveSequence에는 running_child_ 변수가 없다. 이것이 코드 수준에서의 핵심 차이이다.

7. executeTick()과 tick()의 관계

BehaviorTree.CPP에서 외부 코드가 노드를 Tick할 때는 executeTick()을 호출한다. executeTick()은 tick()을 내부적으로 호출하며, 전후로 다음의 처리를 수행한다.

NodeStatus TreeNode::executeTick()
{
    // 사전 조건(PreCondition) 확인 (4.x)
    auto pre_status = checkPreConditions();
    if (pre_status.has_value())
    {
        return pre_status.value();
    }
    
    // 실제 tick() 호출
    NodeStatus status = tick();
    
    // 사후 조건(PostCondition) 처리 (4.x)
    auto post_status = checkPostConditions(status);
    if (post_status.has_value())
    {
        status = post_status.value();
    }
    
    // 상태 변경 콜백 발생
    setStatus(status);
    
    return status;
}

BehaviorTree.CPP 4.x에서 도입된 사전 조건과 사후 조건 메커니즘에 의해, tick()이 호출되기 전에 노드의 실행이 건너뛰어질 수 있다.

8. ROS2 Nav2에서의 ReactiveSequence 사용

Nav2의 기본 행동 트리에서 ReactiveSequence는 이동 중 경로 유효성 감시에 사용된다.

<!-- Nav2 행동 트리에서의 ReactiveSequence 사용 -->
<ReactiveSequence>
    <GoalUpdated />
    <FollowPath path="{path}" controller_id="FollowPath" />
</ReactiveSequence>

GoalUpdated는 목표가 갱신되면 SUCCESS를, 그렇지 않으면 FAILURE를 반환하는 조건 노드이다. 목표가 갱신되면 FollowPath가 Halt되고 새 경로로 재시작된다.

9. 주의 사항

  1. 조건 노드의 RUNNING 반환 금지: ReactiveSequence의 선행 위치에 배치되는 조건 노드가 RUNNING을 반환하면, 후행 자식이 Tick을 수신하지 못한다. 조건 노드는 반드시 SUCCESS 또는 FAILURE만을 반환하도록 구현하라.

  2. 중간 위치의 상태 있는 행동 금지: ReactiveSequence의 중간 위치에 RUNNING을 반환하는 상태 있는 행동을 배치하면, 매 Tick에서 재평가되어 후행 자식이 반복적으로 Halt되는 문제가 발생한다.

  3. Halt의 안전한 구현: ReactiveSequence 하위의 행동 노드는 언제든 Halt를 수신할 수 있다. 물리적 동작의 안전한 정지와 자원 해제를 Halt 메서드에 구현하라.