Timeout의 시간 제한 설정 (Timeout’s Time Limit Configuration)

1. 개요

Timeout 데코레이터의 시간 제한 설정은 msec 매개변수를 통해 자식 노드에 허용할 최대 실행 시간을 밀리초(ms) 단위로 지정하는 것이다. 이 설정은 행동의 응답성 요구, 시스템 자원 관리, 안전 요구 등을 고려하여 결정되며, 행동 트리의 전체적인 시간 예측 가능성을 보장하는 핵심 매개변수이다.

2. msec 매개변수

2.1 기본 설정

<Timeout msec="30000">
    <Action ID="NavigateToGoal"/>
</Timeout>

msec="30000"은 30초(30,000 밀리초)의 타임아웃을 설정한다.

2.2 블랙보드를 통한 동적 설정

<Timeout msec="{nav_timeout_ms}">
    <Action ID="NavigateToGoal"/>
</Timeout>

블랙보드의 nav_timeout_ms 값에 따라 타임아웃 시간이 동적으로 결정된다. 임무 거리, 환경 복잡도, 배터리 잔량 등에 따라 타임아웃을 조정할 수 있다.

3. 타임아웃 시간 설정 기준

3.1 행동별 권장 타임아웃

3.2 타임아웃 계산 공식

동적 타임아웃 계산 시, 예상 실행 시간에 안전 여유를 포함한다.

T_{\text{timeout}} = T_{\text{expected}} \times k_{\text{safety}}

여기서 T_{\text{expected}}는 예상 실행 시간, k_{\text{safety}}는 안전 계수(일반적으로 1.5~3.0)이다.

내비게이션의 경우:

T_{\text{timeout}} = \frac{d}{v_{\text{min}}} \times k_{\text{safety}}

여기서 d는 목표까지의 거리, v_{\text{min}}는 최소 예상 속도이다.

4. 타임아웃의 단위 주의

BehaviorTree.CPP에서 Timeout의 msec 매개변수는 밀리초 단위이다.

5. 매우 짧은 타임아웃의 주의

타임아웃을 행동 트리의 tick 주기보다 짧게 설정하면, 자식이 한 번도 tick되지 못하고 타임아웃이 발생할 수 있다. tick 주기가 100ms인 경우, 최소 타임아웃은 200ms 이상으로 설정하여야 한다.

6. 매우 긴 타임아웃의 주의

타임아웃이 과도하게 길면, 교착 상태나 무한 실행에 대한 보호 기능이 약화된다. 행동의 최대 합리적 실행 시간을 기준으로 설정하여야 한다.

7. 설계 시 고려 사항

7.1 시뮬레이션 환경에서의 타임아웃

시뮬레이션에서 시간이 실제보다 느리게 진행되는 경우(실시간 비율 < 1.0), 실제 시간 기반 타임아웃이 너무 빨리 만료될 수 있다. 시뮬레이션 시간에 맞춘 타임아웃 조정이 필요하다.

7.2 네트워크 지연 환경

원격 서비스 호출을 포함하는 행동에서는 네트워크 왕복 시간(RTT)을 타임아웃에 포함하여야 한다.

7.3 다중 Timeout의 중첩

중첩된 Timeout 중 외부 Timeout이 내부 Timeout보다 짧으면, 외부 Timeout이 먼저 만료되어 내부 행동이 중단된다. Timeout의 중첩 관계를 신중히 설계하여야 한다.

<!-- 외부 > 내부 (올바름) -->
<Timeout msec="60000">
    <Timeout msec="30000">
        <Action ID="Task"/>
    </Timeout>
</Timeout>

<!-- 외부 < 내부 (내부 Timeout이 무의미) -->
<Timeout msec="10000">
    <Timeout msec="60000">
        <Action ID="Task"/>
    </Timeout>
</Timeout>

8. 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/