1317.10 실행기 노드의 아키텍처

1317.10 실행기 노드의 아키텍처

1. Executor 노드의 역할

Executor 노드는 PlanSys2에서 Planner가 생성한 계획을 실제 로봇 행동으로 실행하는 핵심 노드이다. 계획의 각 액션을 대응하는 ROS2 액션 노드(ActionExecutorClient)에 위임하고, 실행 상태를 모니터링하며, 액션 완료 시 PDDL 효과를 세계 상태에 반영한다.

2. 내부 구조

Executor Node
├── Plan Manager
│   ├── 계획 수신 및 저장
│   └── 실행 순서 결정
├── Behavior Tree Engine
│   ├── 계획 → 행동 트리 변환
│   └── BehaviorTree.CPP 실행 엔진
├── Action Client Manager
│   ├── ActionExecutorClient 노드 발견
│   └── 액션 실행 위임
├── State Updater
│   ├── 액션 완료 시 효과 적용
│   └── Problem Expert 상태 갱신
├── Feedback Manager
│   └── 실행 상태 토픽 발행
└── ROS2 Interface
    ├── Action Server: execute_plan
    ├── Topic Publisher: execution_status
    └── Service Client: Problem Expert 갱신

3. 계획에서 행동 트리로의 변환

Executor의 핵심 메커니즘은 PDDL 계획을 BehaviorTree.CPP의 행동 트리로 변환하는 것이다:

3.1 순차 계획의 변환

순차 계획은 시퀀스(Sequence) 노드로 변환된다:

<root>
  <BehaviorTree>
    <Sequence>
      <ExecuteAction action="(move robot1 wp1 wp2)"/>
      <ExecuteAction action="(pick robot1 box1 wp2)"/>
      <ExecuteAction action="(move robot1 wp2 wp3)"/>
      <ExecuteAction action="(place robot1 box1 wp3)"/>
    </Sequence>
  </BehaviorTree>
</root>

3.2 병렬 계획의 변환

시간적으로 중첩 가능한 액션은 병렬(Parallel) 노드로 변환된다:

<root>
  <BehaviorTree>
    <Sequence>
      <Parallel>
        <ExecuteAction action="(move robot1 wp1 wp2)"/>
        <ExecuteAction action="(move robot2 wp3 wp4)"/>
      </Parallel>
      <Parallel>
        <ExecuteAction action="(pick robot1 box1 wp2)"/>
        <ExecuteAction action="(pick robot2 box2 wp4)"/>
      </Parallel>
    </Sequence>
  </BehaviorTree>
</root>

4. 액션 실행 흐름

1. Executor가 행동 트리의 현재 노드를 틱(tick)
2. ExecuteAction 노드가 해당 액션의 ActionExecutorClient를 식별
3. 액션 이름과 인수를 ActionExecutorClient에 전달
4. ActionExecutorClient의 do_work()가 주기적으로 호출됨
5. 액션 수행 중 send_feedback()으로 진행률 보고
6. 완료 시 finish(success, completion, message) 호출
7. Executor가 결과를 수신하고 행동 트리를 진행

5. 상태 갱신 메커니즘

액션이 성공적으로 완료되면(finish(true, ...)), Executor는 해당 액션의 PDDL 효과를 Problem Expert에 자동으로 반영한다:

move(robot1, wp1, wp2) 완료:
  → Problem Expert: remove (robot_at robot1 wp1)
  → Problem Expert: add (robot_at robot1 wp2)

이 자동 갱신은 PDDL 도메인에 정의된 효과를 기반으로 수행되므로, 액션 노드 개발자가 별도의 상태 갱신 코드를 작성할 필요가 없다.

6. 실패 처리

액션이 실패하면(finish(false, ...)):

  1. 행동 트리의 해당 노드가 FAILURE를 반환
  2. Executor가 전체 계획 실행을 중단
  3. 실패 정보(액션, 메시지)가 피드백으로 발행
  4. 상위 시스템이 재계획을 결정

7. 실행 상태 피드백

Executor는 ROS2 토픽을 통해 실행 상태를 지속적으로 발행한다:

// 실행 상태 모니터링
auto executor_client = std::make_shared<plansys2::ExecutorClient>();
executor_client->start(plan);

while (rclcpp::ok()) {
    auto feedback = executor_client->getFeedBack();
    for (const auto & action_feedback : feedback.action_execution_status) {
        RCLCPP_INFO(node->get_logger(), 
            "Action: %s, Status: %s, Progress: %.1f%%",
            action_feedback.action.c_str(),
            action_feedback.status.c_str(),
            action_feedback.completion * 100);
    }
    
    if (executor_client->getResult().has_value()) {
        break;  // 실행 완료
    }
}

8. 참고 문헌

  • Gonzalez, F., Martin, F., Matellán, V., & Rodriguez, F. J. (2021). “PlanSys2: A Planning System Framework for ROS2.” IEEE ICARSC.
  • Colledanchise, M. & Ögren, P. (2018). Behavior Trees in Robotics and AI: An Introduction. CRC Press.