자율 계획의 핵심 구성 요소 (Key Components of Autonomous Planning)

1. 개요

자율 계획 시스템은 도메인 모델, 문제 정의, 계획기, 실행기의 네 가지 핵심 구성 요소로 이루어진다. 각 구성 요소는 독립적으로 정의되고 관리되며, 이들의 조합에 의해 완전한 자율 계획 시스템이 구성된다.

2. 도메인 모델 (Domain Model)

도메인 모델은 로봇이 수행할 수 있는 행동과 세계의 구조를 기술한다.

2.1 구성 요소

2.2 행동 정의

각 행동은 이름, 매개변수, 전제 조건, 효과로 구성된다.

(:action move
  :parameters (?robot - robot ?from ?to - location)
  :precondition (and (at ?robot ?from)
                     (connected ?from ?to))
  :effect (and (at ?robot ?to)
               (not (at ?robot ?from))))

3. 문제 정의 (Problem Definition)

문제 정의는 특정 임무의 초기 상태와 목표 조건을 기술한다.

3.1 구성 요소

(:init (at robot1 room_A)
       (on box1 room_B)
       (connected room_A room_B)
       (connected room_B room_C))
(:goal (on box1 room_C))

4. 계획기 (Planner)

계획기는 도메인 모델과 문제 정의를 입력으로 받아 행동 시퀀스(계획)를 생성하는 알고리즘이다.

4.1 주요 계획기

5. 실행기 (Executor)

실행기는 생성된 계획을 실제 로봇 하드웨어에서 실행하고, 실행 중 발생하는 예외를 처리한다. PlanSys2에서는 행동 트리 기반 실행기를 사용한다.

6. 구성 요소 간의 관계

[도메인 모델] + [문제 정의] → [계획기] → [계획] → [실행기] → [로봇 행동]
                                                      ↑
                                               [모니터링/재계획]

7. ROS2에서의 구현 (PlanSys2)

8. 참고 문헌

• Ghallab, M., Nau, D., & Traverso, P. (2016). Automated Planning and Acting. Cambridge University Press.
• PlanSys2 공식 문서. https://plansys2.github.io/