RunOnce 데코레이터의 동작 (Operation of the RunOnce Decorator)

1. 개요

RunOnce 데코레이터는 자식 노드를 최초 한 번만 실행하고, 이후의 tick에서는 자식을 다시 실행하지 않고 이전 결과를 캐싱하여 반환하는 실행 제어 데코레이터이다. 시스템 초기화, 일회성 설정, 센서 캘리브레이션 등 한 번만 수행하면 되는 행동에 적합하다.

2. 동작 규칙

2.1 상태 전이

2.2 수학적 표현

f_{\text{RunOnce}}(t) = \begin{cases} \text{child.tick()} & \text{if } t = t_{\text{first}} \text{ or } s_{\text{prev}} = \text{RUNNING} \\ s_{\text{cached}} & \text{otherwise} \end{cases}

구현

class RunOnceNode : public BT::DecoratorNode
{
    BT::NodeStatus tick() override
    {
        if (already_completed_)
        {
            return cached_status_;
        }

        setStatus(BT::NodeStatus::RUNNING);
        auto child_status = child_node_->executeTick();

        if (child_status != BT::NodeStatus::RUNNING)
        {
            already_completed_ = true;
            cached_status_ = child_status;
        }

        return child_status;
    }

    void halt() override
    {
        // RunOnce의 halt 정책에 따라 리셋 여부 결정
        // 기본: 리셋하지 않음 (한 번 실행된 것은 유지)
        DecoratorNode::halt();
    }

    bool already_completed_ = false;
    BT::NodeStatus cached_status_ = BT::NodeStatus::IDLE;
};

XML에서의 사용

<RunOnce>
    <Action ID="InitializeHardware"/>
</RunOnce>

시간적 동작 흐름

동기 자식의 경우

Tick 1: 최초 tick → 자식 tick → SUCCESS → RunOnce=SUCCESS (캐싱)
Tick 2: 캐시 사용 → RunOnce=SUCCESS (자식 미실행)
Tick 3: 캐시 사용 → RunOnce=SUCCESS (자식 미실행)
...

비동기 자식의 경우

Tick 1: 자식 tick → RUNNING → RunOnce=RUNNING
Tick 2: 자식 tick → RUNNING → RunOnce=RUNNING
Tick 3: 자식 tick → SUCCESS → RunOnce=SUCCESS (캐싱)
Tick 4: 캐시 사용 → RunOnce=SUCCESS (자식 미실행)
...

자식이 RUNNING 동안에는 계속 tick한다. 자식이 최종 결과(SUCCESS 또는 FAILURE)를 반환하면 캐싱하고, 이후에는 캐싱된 결과를 반환한다.

활용 사례

시스템 초기화

<Sequence>
    <RunOnce>
        <Action ID="InitializeSensors"/>
    </RunOnce>
    <RunOnce>
        <Action ID="LoadCalibrationData"/>
    </RunOnce>
    <SubTree ID="MainMission"/>
</Sequence>

센서 초기화와 캘리브레이션 데이터 로딩을 최초 한 번만 수행하고, 이후에는 바로 메인 임무를 수행한다.

일회성 알림

<Sequence>
    <RunOnce>
        <Action ID="AnnounceStartup"/>
    </RunOnce>
    <Action ID="StartOperation"/>
</Sequence>

ReactiveSequence 내에서의 RunOnce

<ReactiveSequence>
    <Condition ID="IsSystemActive"/>
    <RunOnce>
        <Action ID="PerformInitialSetup"/>
    </RunOnce>
    <Action ID="MainTask"/>
</ReactiveSequence>

ReactiveSequence에서 매 tick마다 조건이 재평가되더라도, RunOnce에 의해 초기 설정은 한 번만 수행된다.

설계 시 고려 사항

halt 시의 리셋 정책

RunOnce가 halt될 때, 캐싱된 결과를 리셋할지 유지할지는 설계 정책에 따라 다르다. BehaviorTree.CPP에서는 halt 시 리셋하는 것이 기본이나, 구현에 따라 다를 수 있다.

자식 FAILURE의 캐싱

자식이 FAILURE를 반환한 경우에도 캐싱되므로, 이후 tick에서 항상 FAILURE가 반환된다. 초기화가 실패한 경우 재시도가 필요하다면 Retry를 내부에 배치한다.

<RunOnce>
    <RetryNode num_attempts="3">
        <Action ID="InitializeSensor"/>
    </RetryNode>
</RunOnce>

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/