1296.88 비동기 액션 노드의 Halt 처리

1296.88 비동기 액션 노드의 Halt 처리

1. 개요

비동기 액션 노드(StatefulActionNode)는 RUNNING 상태를 반환하여 다중 tick에 걸쳐 실행되므로, 실행 도중에 halt가 호출될 가능성이 상존한다. onHalted() 콜백의 올바른 구현은 비동기 액션 노드 설계에서 가장 중요한 안전 요소이며, 진행 중인 작업의 취소, 자원 해제, 상태 초기화를 정확히 수행해야 한다.

2. onHalted() 콜백의 호출 시점

onHalted()는 노드가 RUNNING 상태에 있을 때만 호출된다. BehaviorTree.CPP 프레임워크는 다음 순서로 halt를 처리한다.

  1. 상위 제어 노드가 자식의 halt를 요청한다.
  2. 프레임워크가 StatefulActionNode::halt()를 호출한다.
  3. halt() 내부에서 onHalted()를 호출한다.
  4. 노드의 상태가 IDLE로 설정된다.
// BehaviorTree.CPP 내부 (간략화)
void StatefulActionNode::halt()
{
    if (status() == NodeStatus::RUNNING)
    {
        onHalted();
    }
    setStatus(NodeStatus::IDLE);
}

3. 표준 구현 패턴

3.1 ROS2 액션 기반 노드

ROS2 액션 클라이언트를 사용하는 비동기 노드에서의 halt 처리이다.

void onHalted() override
{
    // 1. 진행 중인 액션 취소
    if (goal_handle_)
    {
        RCLCPP_INFO(node_->get_logger(),
            "[%s] Halt: 액션 취소 요청", name().c_str());
        action_client_->async_cancel_goal(goal_handle_);
    }

    // 2. 자원 해제
    goal_handle_.reset();
    feedback_subscription_.reset();

    // 3. 상태 초기화
    goal_accepted_ = false;
    goal_completed_ = false;
    goal_succeeded_ = false;
}

async_cancel_goal()은 비동기 취소 요청을 전송하고 즉시 반환한다. 실제 취소 완료는 서버 측에서 비동기적으로 처리되며, halt 호출자는 취소 완료를 대기하지 않는다.

3.2 ROS2 서비스 기반 노드

비동기 서비스 호출의 응답을 대기 중인 노드에서의 halt 처리이다.

void onHalted() override
{
    // Future의 결과를 무시하도록 플래그 설정
    response_valid_ = false;
    pending_future_ = {};

    RCLCPP_DEBUG(node_->get_logger(),
        "[%s] Halt: 서비스 응답 대기 취소", name().c_str());
}

ROS2 서비스는 액션과 달리 취소 메커니즘이 없으므로, 클라이언트 측에서 응답을 무시하는 방식으로 halt를 처리한다. 서버 측은 요청 처리를 계속 수행하지만, 결과를 활용하지 않는다.

3.3 토픽 구독 기반 노드

센서 데이터 수신을 대기 중인 노드에서의 halt 처리이다.

void onHalted() override
{
    subscription_.reset();
    timer_.reset();
    data_received_ = false;
    captured_data_.reset();
}

구독 객체를 해제하면 콜백이 더 이상 호출되지 않으므로, 불필요한 데이터 수신과 처리가 방지된다.

4. Halt 시 물리적 동작의 안전 전환

4.1 비행 동작

드론의 비행 동작(이륙, 경유점 비행, 착륙 등)에서 halt가 호출되면, 드론은 현재 위치에서 안전하게 체공해야 한다.

void onHalted() override
{
    // 진행 중인 비행 액션 취소
    if (goal_handle_)
    {
        action_client_->async_cancel_goal(goal_handle_);
        goal_handle_.reset();
    }

    // 위치 유지 명령 발행
    auto hold_msg =
        std_msgs::msg::String();
    hold_msg.data = "HOLD_POSITION";
    flight_mode_pub_->publish(hold_msg);

    RCLCPP_WARN(node_->get_logger(),
        "[%s] 비행 중단: 위치 유지 모드",
        name().c_str());

    // 상태 초기화
    goal_completed_ = false;
    goal_succeeded_ = false;
}

4.2 매니퓰레이션 동작

로봇 팔의 이동 동작에서 halt가 호출되면, 현재 위치에서 정지해야 한다. 갑작스러운 정지는 관성에 의한 진동을 유발할 수 있으므로, 제어기의 정지 모드를 활용하는 것이 바람직하다.

4.3 이동 동작

지상 로봇의 이동 동작에서 halt가 호출되면, 속도를 0으로 설정하여 즉시 정지한다.

void onHalted() override
{
    if (goal_handle_)
    {
        action_client_->async_cancel_goal(goal_handle_);
        goal_handle_.reset();
    }

    // 정지 명령 발행
    auto cmd_vel = geometry_msgs::msg::Twist();
    // 모든 속도 성분을 0으로 설정
    cmd_vel_pub_->publish(cmd_vel);
}

5. Halt 후 재시작 보장

onHalted()에서 모든 내부 상태를 완전히 초기화해야, 동일 노드가 다시 onStart()에서 시작될 때 이전 실행의 잔여 상태가 영향을 미치지 않는다.

void onHalted() override
{
    // 자원 해제
    subscription_.reset();
    goal_handle_.reset();

    // 원자적 플래그 초기화
    goal_accepted_.store(false);
    goal_completed_.store(false);
    goal_succeeded_.store(false);
    data_received_.store(false);

    // 데이터 초기화
    result_data_ = {};
    feedback_data_ = {};
}

검증 테스트로, halt 후 재시작이 올바르게 동작하는지를 확인한다.

TEST(HaltRestart, WorksCorrectly)
{
    auto node = createTestNode();

    // 첫 번째 실행
    EXPECT_EQ(node->executeTick(), NodeStatus::RUNNING);
    node->halt();

    // 재시작
    EXPECT_EQ(node->executeTick(), NodeStatus::RUNNING);

    // 다시 halt
    node->halt();

    // 세 번째 실행
    EXPECT_EQ(node->executeTick(), NodeStatus::RUNNING);
}

6. 비동기 콜백과 Halt의 경합 조건

onHalted()가 호출되는 시점에 비동기 콜백(액션 결과 콜백, 토픽 콜백 등)이 동시에 실행될 수 있다. 이러한 경합 조건(race condition)을 방지하기 위해, 상태 플래그에 std::atomic을 사용하고 공유 자원 접근을 최소화해야 한다.

// 안전한 결과 콜백
send_goal_options.result_callback =
    [this](const%20GoalHandle::WrappedResult&%20result)
    {
        // atomic 플래그로 경합 조건 방지
        goal_completed_.store(true);
        goal_succeeded_.store(
            result.code ==
            rclcpp_action::ResultCode::SUCCEEDED);
    };

7. 참고 문헌

  • Colledanchise, M. and Ögren, P., “Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction,” CRC Press, 2018.
  • Faconti, D. and Contributors, “BehaviorTree.CPP: A C++ library to build Behavior Trees,” GitHub Repository, https://github.com/BehaviorTree/BehaviorTree.CPP.
  • Williams, A., “C++ Concurrency in Action,” 2nd ed., Manning Publications, 2019.

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