行为树（BT）笔记（二）：行为树简介

行为树简介

与有限状态机不同，行为树是一个分层节点树，它控制决策流和“任务”的执行，或者我们将进一步称之为“ 动作 ”。

树的叶子是实际命令，即我们的协调组件与系统其余部分交互的位置。

例如，在面向服务的体系结构中，叶子将包含与执行操作的“服务器”通信的“客户端”代码。

在下面的示例中，我们可以看到在序列中执行的两个Actions， DetectObject以及GraspObject。

树的其他节点，即不是叶子的节点，控制“执行流程”。

为了更好地理解这种控制流是如何发生的，设想一个叫做“ tick ” 的信号; 它在树的根部执行，并通过分支传播，直到它到达一个或多个叶子。

单词tick经常用作动词（勾选/被勾选），这意味着“调用一个tick()名为TreeNode的回调“。

当一个TreeNode被选中，它会返回一个NodeStatus：

• SUCCESS
• FAILURE
• RUNNING
• IDLE

前两个正如它们的名字一样，通知它们父母的行动是成功还是失败。

异步节点在执行未完成时返回RUNNING，并且需要更多时间来返回有效结果。

此C ++库还提供IDLE状态; 这意味着节点已准备好启动。

节点的结果将传播回其父节点，该节点将决定下一个应该选中哪个子节点，或者将结果返回给它自己的父节点。

 

节点的类型

ControlNodes是可以有1到N 个子节点的节点。一旦收到tick，该tick可以传播给一个或多个子节点。

DecoratorNodes类似于ControlNode，但它只能有一个子节点。

ActionNodes是叶子，没有子节点。用户应该实现自己的ActionNodes来执行实际任务。

ConditionNodes等效于ActionNodes，但它们始终是原子的，即它们不能返回RUNNING。它们不应该改变系统的状态。

 

例子

为了更好地理解BehaviorTrees如何工作，让我们关注一些实际的例子。为简单起见，我们不会考虑操作返回RUNNING时会发生什么。

我们假设每个Action都是原子地和同步地执行的。

第一个ControlNode：序列

让我们来说明BT如何使用最基本和最常用的ControlNode：SequenceNode。

ControlNode的子节点总是有序的 ; 是由ControlNode来考虑这个顺序。

在图形表示中，执行顺序是从左到右。

简而言之：

• 如果子节点返回SUCCESS，请勾选子节点。
• 如果子节点返回FAILURE，则不再勾选子节点并且向Sequence返回FAILURE。
• 如果所有子节点都返回SUCCESS，则Sequence也返回SUCCESS。

存在的bug
如果操作GrabBeer失败，冰箱的门将保持打开状态，因为跳过了最后一个动作CloseFridge。

装饰器

DecoratorNode的目标是转接从子节点接收的结果，终止子节点，或重复tick子节点，具体取决于Decorator的类型。

您可以创建自己的装饰器。

节点Inverter是一个装饰器，它反转其子节点返回的结果; 因此，Inverter后跟着一个称为DoorOpen的节点 相当于

“门关上了吗？”

如果子节点返回FAILURE ，节点Retry将重复给子节点tick N次（在该例子中为3次）。

显而易见的，右侧的分支意味着：

如果门关闭，请尝试打开它。
尝试最多3次，否则放弃并返回FAILURE。

但是...

如果DoorOpen返回FAILURE，我们会有所行动。但是如果它返回SUCCESS，则左分支失败并且整个序列被中断。

稍后我们将看到如何改进这棵树。

第二个ControlNode：反馈

FallbackNodes，也称为“选择器”，是一个节点，顾名思义，它可以表达反馈策略，即如果子节点退出失败，下一步该怎么做。

简而言之，它按顺序给子节点打勾，并且：

• 如果子节点退回FAILURE，请勾选下一个子节点。
• 如果子节点返回SUCCESS，则不再勾选子项，并且Fallback返回SUCCESS。
• 如果所有子节点都返回FAILURE，那么Fallback也会返回FAILURE。

在下一个示例中，您可以看到序列和反馈如何组合：

门开了吗？

如果没有，请尝试打开门。

门没开，如果您有钥匙，请解锁并打开门。

否则，砸门。

如果这些操作中的任何一个成功，则进入房间。

重写“给我拿一杯啤酒”

我们现在可以改进“给我拿一杯啤酒”的例子，如果啤酒不在冰箱内保持开门的状态。

我们使用绿色表示返回SUCCESS的节点，使用红色表示返回FAILURE的节点，黑色节点则表示永远不会执行。

让我们创建一个替代树，即使GrabBeer 返回FAILURE 也会关闭门。

这两棵树最终将关闭冰箱的门，但是：

• 如果我们设法打开和关闭冰箱，左侧的树将始终返回SUCCESS。

• 如果啤酒在那里，右侧的树将返回SUCCESS，否则将失败。

如果GrabBeer返回SUCCESS，一切都按预期工作。