Timeout의 시간 초과 시 자식 Halt (Timeout’s Child Halt on Time Expiration)

1. 개요

Timeout 데코레이터가 시간 초과를 감지하면, 자식 노드의 halt() 메서드를 호출하여 실행 중인 행동을 강제로 중단시킨다. 이 halt 메커니즘은 자식이 보유한 리소스를 안전하게 해제하고, 비동기 작업을 취소하며, 물리적 동작(모터, 그리퍼 등)을 안전한 상태로 전환하는 데 필수적이다.

2. Halt 호출 과정

2.1 시간적 흐름

Tick N:   시간 초과 감지
          → child_node_->haltChild() 호출
          → 자식의 halt() 실행 (리소스 해제, 상태 초기화)
          → 자식 상태가 IDLE로 전환
          → Timeout이 FAILURE 반환
          → 타이머 리셋

2.2 코드 수준의 동작

BT::NodeStatus tick() override
{
    if (status() == BT::NodeStatus::IDLE)
    {
        start_time_ = clock_.now();
        setStatus(BT::NodeStatus::RUNNING);
    }

    // 시간 초과 확인
    auto elapsed = clock_.now() - start_time_;
    if (elapsed >= timeout_duration_)
    {
        // 자식이 RUNNING 상태이면 halt 호출
        haltChild();
        return BT::NodeStatus::FAILURE;
    }

    // 시간 내: 자식 tick
    auto child_status = child_node_->executeTick();

    if (child_status != BT::NodeStatus::RUNNING)
    {
        // 자식이 완료됨: 타이머 리셋
        resetTimer();
    }

    return child_status;
}

3. 자식 halt()의 책임

3.1 비동기 작업 취소

ROS2 액션 서버를 사용하는 자식의 경우, halt()에서 진행 중인 목표(goal)를 취소하여야 한다.

void NavigateAction::halt()
{
    if (action_client_ && goal_handle_)
    {
        action_client_->async_cancel_goal(goal_handle_);
    }
    CoroActionNode::halt();
}

3.2 물리적 동작 정지

모터 제어 행동의 경우, halt()에서 속도 명령을 0으로 설정하여 로봇을 정지시켜야 한다.

void DriveAction::halt()
{
    auto cmd = geometry_msgs::msg::Twist();
    cmd_vel_pub_->publish(cmd);  // 정지 명령
    ActionNodeBase::halt();
}

3.3 그리퍼 상태 유지

매니퓰레이션 행동에서는 halt 시 그리퍼의 현재 상태를 유지하여야 한다. 물체를 잡고 있는 도중 halt가 호출되면, 그리퍼를 열지 않고 현재 파지 상태를 유지하는 것이 안전하다.

4. haltChild()와 halt()의 관계

haltChild()는 BehaviorTree.CPP의 DecoratorNode가 제공하는 메서드로, 자식이 RUNNING 상태인 경우에만 자식의 halt()를 호출한다.

void DecoratorNode::haltChild()
{
    if (child_node_->status() == NodeStatus::RUNNING)
    {
        child_node_->halt();
    }
    child_node_->setStatus(NodeStatus::IDLE);
}

자식이 이미 SUCCESS 또는 FAILURE 상태이면 halt를 호출하지 않는다.

5. halt의 비차단 실행

halt() 메서드는 가능한 한 신속하게 완료되어야 한다. halt() 내부에서 장시간 소요되는 동기 호출(예: 서비스 응답 대기)을 수행하면 전체 tick이 차단된다.

6. 설계 시 고려 사항

6.1 halt 미구현의 위험

자식 노드가 halt()를 올바르게 구현하지 않으면, Timeout에 의한 강제 중단 후에도 자식의 비동기 작업이 계속 실행될 수 있다. 모든 비동기 액션 노드는 halt()에서 진행 중인 작업을 취소하는 로직을 반드시 포함하여야 한다.

6.2 중첩 Timeout에서의 halt 전파

Timeout이 중첩된 경우(Timeout 내부에 다른 Timeout이 있는 경우), 외부 Timeout의 halt가 내부 Timeout으로 전파되고, 내부 Timeout은 다시 자식으로 halt를 전파한다. 이 연쇄적 halt 전파가 올바르게 이루어지는지를 검증하여야 한다.

6.3 halt와 상태 보존

halt 후 동일한 행동을 재시작하는 경우, 이전 실행의 상태가 정리되어 깨끗한 상태에서 시작하여야 한다. 자식의 halt()에서 내부 상태를 완전히 초기화하여야 한다.

7. 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/