Retry 데코레이터의 동작 (Operation of the Retry Decorator)

1. 개요

Retry 데코���이터는 자식 노드가 FAILURE를 반환할 때, 지정된 최대 횟수까지 자식을 재실행하는 실행 제어 데코레이터이다. 네트워크 지연, 센서 일시적 오류, 일시적 장애물 등에 의한 간헐적 실패를 자동으로 복구하는 데 활용된다. Repeat 데코레이터가 SUCCESS 시 반복하는 것과 대조적으로, Retry는 FAILURE 시 재시도한다.

2. 동작 규칙

2.1 상태 전이 규칙

여기서 k는 현재 시도 횟수, N은 최대 시도 횟수(num_attempts)이다.

2.2 수학적 표현

f_{\text{Retry}}(s, k, N) = \begin{cases} \text{SUCCESS} & \text{if } s = \text{SUCCESS} \\ \text{RUNNING} & \text{if } s = \text{FAILURE} \wedge k < N \\ \text{FAILURE} & \text{if } s = \text{FAILURE} \wedge k \geq N \\ \text{RUNNING} & \text{if } s = \text{RUNNING} \end{cases}

Repeat와의 비교

BehaviorTree.CPP 구현 구조

class RetryNode : public BT::DecoratorNode
{
    BT::NodeStatus tick() override
    {
        setStatus(BT::NodeStatus::RUNNING);
        auto child_status = child_node_->executeTick();

        switch (child_status)
        {
        case BT::NodeStatus::SUCCESS:
            try_count_ = 0;
            return BT::NodeStatus::SUCCESS;

        case BT::NodeStatus::FAILURE:
            ++try_count_;
            if (try_count_ >= max_attempts_)
            {
                try_count_ = 0;
                return BT::NodeStatus::FAILURE;
            }
            return BT::NodeStatus::RUNNING;

        case BT::NodeStatus::RUNNING:
            return BT::NodeStatus::RUNNING;

        default:
            throw BT::LogicError("Invalid status");
        }
    }

    void halt() override
    {
        try_count_ = 0;
        DecoratorNode::halt();
    }

    int try_count_ = 0;
    int max_attempts_ = 1;
};

XML에서의 사용

<RetryNode num_attempts="3">
    <Action ID="ConnectToSensor"/>
</RetryNode>

센서 연결에 실패하면 최대 3회 재시도한다.

시간적 동작 흐름 (num_attempts=3)

Tick 1: Child 시작 → RUNNING
Tick 2: Child 완료 → FAILURE, try=1 → Retry=RUNNING
Tick 3: Child 재시작 → RUNNING
Tick 4: Child 완료 → FAILURE, try=2 → Retry=RUNNING
Tick 5: Child 재시작 → RUNNING
Tick 6: Child 완료 → FAILURE, try=3 → Retry=FAILURE (재시도 소진)

또는 중간에 성공하는 경우:

Tick 1: Child → FAILURE, try=1 → Retry=RUNNING
Tick 2: Child → FAILURE, try=2 ��� Retry=RUNNING
Tick 3: Child → SUCCESS, try 리셋 → Retry=SUCCESS

활용 사례

네트워크 연결 재시도

<RetryNode num_attempts="5">
    <Action ID="ConnectToServer"/>
</RetryNode>

파지 행동 재시도

<RetryNode num_attempts="3">
    <Sequence>
        <Action ID="MoveToGraspPose"/>
        <Action ID="CloseGripper"/>
        <Condition ID="IsObjectGrasped"/>
    </Sequence>
</RetryNode>

Retry + Delay (재시도 간 대기)

<RetryNode num_attempts="5">
    <Delay delay_msec="2000">
        <Action ID="DownloadMap"/>
    </Delay>
</RetryNode>

각 재시도 사이에 2초 대기한다.

Retry + Timeout (전체 시간 제한)

<Timeout msec="30000">
    <RetryNode num_attempts="10">
        <Action ID="EstablishLink"/>
    </RetryNode>
</Timeout>

30초 이내에 최대 10회 재시도한다.

설계 시 고려 사항

재시도 횟수의 합리적 설정

과도한 재시도 횟수는 영구적 오류에 대해 불필요한 시간 소모를 초래한다. 간헐적 오류의 빈도와 심각도를 고려하여 적절한 횟수를 설정하여야 한다.

재시도 간 상태 변화

자식이 FAILURE를 반환한 후 재시도할 때, 환경이나 시스템 상태가 변화하여 재시도가 성공할 가능성이 있어야 의미가 있다. 동일한 조건에서 반복적으로 실패하는 경우, 재시도보다는 복구 행동을 수행하는 것이 효과적이다.

halt 시 카운터 초기화

Retry가 halt되면 재시도 카운터를 리셋하여, 다음 실행에서 처음부터 시작하도록 한다.

참고 문헌

• Colledanchise, M., & Ogren, P. (2018). Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction. CRC Press.
• BehaviorTree.CPP 공식 문서. https://www.behaviortree.dev/