유한 상태 머신과 자율 계획의 결합 (Integration of Finite State Machines and Autonomous Planning)

1. 개요

유한 상태 머신(FSM)과 자율 계획의 결합은 FSM의 상태 관리 능력과 자율 계획의 동적 행동 생성 능력을 통합하는 하이브리드 패턴이다. FSM이 로봇의 고수준 운용 모드(초기화, 임무 수행, 충전, 비상 등)를 관리하고, 각 모드 내에서 자율 계획이 구체적인 행동 시퀀스를 생성한다.

2. 결합 구조

FSM (운용 모드 관리)
├── INITIALIZING → 사전 정의된 초기화 시퀀스
├── MISSION_READY → 자율 계획기 호출 → 임무 계획 생성 → 행동 트리 실행
├── EXECUTING_MISSION → 계획 실행 + 모니터링 + 재계획
├── CHARGING → 충전 스테이션 이동 및 충전
├── EMERGENCY → 비상 정지 + 안전 행동
└── IDLE → 대기

3. FSM의 역할

FSM은 로봇의 전체적인 운용 상태를 관리하며, 상태 전이는 이벤트(임무 수신, 배터리 부족, 비상 정지 등)에 의해 트리거된다. 각 상태 내의 구체적 행동은 자율 계획이나 행동 트리에 위임된다.

4. 자율 계획의 역할

MISSION_READY 상태에서 자율 계획기가 호출되어, 주어진 목표에 대한 행동 시퀀스를 생성한다. 생성된 계획은 EXECUTING_MISSION 상태에서 행동 트리를 통해 실행된다.

5. FSM+계획 vs 행동 트리+계획

6. 참고 문헌

• Ghallab, M., Nau, D., & Traverso, P. (2016). Automated Planning and Acting. Cambridge University Press.