BTs in Robotics學習筆記（一） 什麼是行爲樹

FSMs有什麼問題?對反應性和模塊化的需求

• 模塊化（一個系統的組件可以被劃分成不同的模塊，並重新組合成的能力）：如果刪除了一個組件，則需要修改到該組件的每個轉換

• 反應性（對變化做出快速有效反應的能力）：組件之間需要進行許多轉換，而許多轉換意味着許多單向控制傳輸

行爲樹的運行

• BT是一種有向根樹，其中內部節點稱爲控制流節點，葉節點稱爲執行節點。對於每個連接節點，我們使用父節點和子節點的通用術語。根是沒有父節點的節點;所有其他節點都有一個父節點。控制流節點至少有一個子節點。

• BT從根節點開始執行，根節點生成一個有一定頻率的允許節點執行的信號，這個信號可以稱爲滴嗒，該信號被髮送給它的子節點。當且僅當節點接收到信號時才執行節點。如果正在執行，則子進程立即返回到父進程，如果已經達到目標，則返回成功，否則返回失敗。

• 經典行爲樹框架：四類控制節點(Sequence、Selector、Parallel和Decorator)和兩類執行節點(Action和Condition)。

• 序列節點執行算法，將信號從左邊傳到它的子節點，直到它找到一個返回Failure或Running的子節點，然後它返回Failure或Running到它自己的父節點。當且僅當它的所有子元素都返回成功時，它才返回成功。注意，當一個子節點返回Running或Failure時，序列節點不會將信號傳到下一個子節點(如果有的話)。

	for i←1 to N do
		childStatus ← Tick(child(i)) 
		if childStatus = Running then
				return Running
		else if childStatus = Failure then
				return Failure 
	return Success

• 回退節點執行算法，將信號從左邊路由到它的子節點，直到它找到一個返回成功或正在運行的子節點，然後它返回Success或Running到它自己的父節點。當且僅當它的所有子元素都返回Failure時，它才返回Failure。注意，當一個子節點返回Running或Success時，回退節點不會將信號路傳到下一個子節點(如果有的話)。

	for i←1 to N do
		childStatus ← Tick(child(i)) 
		if childStatus = Running then
			return Running
		else if childStatus = Success then
			return Success 
	return Failure

• 並行節點執行算法,將信號傳給所有子節點；它返回Success如果M個子節點返回Success；它將返回Failure如果N−M + 1個子節點返回Failure；否則返回Running。其中N是子節點數量，M≤N是一個用戶定義的閾值。

	for i←1 to N do
		childStatus(i) ← Tick(child(i))
		if Σi:childStatus(i)=Success1 ≥ M then 
			return Success
		else if Σi:childStatus(i)=Failure1 > N − M then 
			return Failure
	return Running

• 行爲節點當接收到信號時，執行一個命令。如果執行正確完成，則返回Success；如果執行失敗，則返回Failure。當行爲正在進行時，它返回Running。

• 條件節點當接收到信號時，檢查命題。根據條件的成立與否返回成功或失敗。注意，條件節點從不返回Running。

• 裝飾節點是一個控制流節點，有一個單獨的子節點。該節點根據用戶定義的規則操作子節點的返回狀態，並根據一些預定義的規則有選擇地標記子節點。

• 舉例說明：球的抓取行爲樹
  

• 具有內存的節點，爲了避免不必要的某些節點的重新執行。帶有內存的控制流節點始終記住子節點是否返回了Success或Failure，避免子節點的重新執行，直到整個序列節點或回退節點以Success或Failure告終。當父節點返回成功或失敗時，內存將被清除，以便在下一次激活時考慮所有的子節點。

• 舉例說明：機器人抓取綠色木塊放到制定地點