Behavior Tree 介紹


行為樹是用於計算機科學,機器人技術,控制系統和視頻遊戲中的計劃執行的數學模型。它們以模塊化方式描述了有限任務集之間的切換。他們的優勢在於能夠創建由簡單任務組成的非常複雜的任務,而無需擔心如何執行簡單任務。行為樹與分層狀態機有一些相似之處,主要區別在於行為的主要構建塊是任務而不是狀態。

行為樹的背景

在遊戲行業發展

  • 非玩家角色(NPC)
    為什麼要BT?
  • 模塊化
    1. 啟用代碼重用
    2. 功能增量設計
    3. 高效測試
      模塊化->機器人

行為樹的概念

A directed tree

  • root
  • control flow nodes
    • sequence node
    • fallback node
    • parallel node
  • execution nodes
    • action node
    • condition node
    • decorator node
  • node status
    • succeed
    • fail
    • running

BT VS FSM

不同於FSM的轉換狀態再執行相對應的動作,行為樹是利用邏輯和分類處理的方式進行篩選後再進行動作。

以穿越顏色方框為例

在上幾篇中我們說了怎麼利用openCV去判斷顏色及用ROS或是FSM的方式去飛越單一顏色的方框
那問題來了,如果在飛行的任務中有不同顏色的方框呢?
空拍機在第一個方框穿越後要判斷自己是不是已經穿越,有可能在狀態機上它跑了,穿越了,但是在實際情況下,卻沒有成功穿越
那空拍機要怎麼判斷自己是不是已經穿越,並開始穿越第二種顏色的方框呢?

在行為樹上穿越紅色和藍色的方框

用行為樹的方式,加入了三個不同的判斷

  • RedNotFinish
  • BlueNotFinish
  • isNotCenter

利用行為樹來判斷空拍機自己的狀態以及要處理的動作

  • PassAndSwitch
  • PassAndLand
  • FixedPose

從而可以令空拍機在執行任務更為準確

以下為行為樹上穿越紅色和藍色的方框的程式

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from behave import *

class bt_mission:

    # common member
    center = [480, 320]
    rec_center = [478, 315]
    isContinue = True
    x = 0
    y = 0
    z = 0.0

    # Now_color
    color = "blue"

    def __init__(self):
        self.tree = (
            self.BlueNotFinish >> (self.isNotCenter | self.PassAndSwitch) >> self.FixedPose
            |self.RedNotFinish >> (self.isNotCenter | self.PassAndLand) >> self.FixedPose
        )

    @condition
    def BlueNotFinish(self):
        print("condition: BlueNotFinish")
        return bt_mission.color == "blue"

    @condition
    def RedNotFinish(self):
        print("condition: RedNotFinish")
        return bt_mission.color == "red"

    @condition
    def isNotCenter(self):
        print("condition: isNotCenter")
        return abs(bt_mission.rec_center[0] - bt_mission.center[0]) > 30 or abs(bt_mission.rec_center[1] - bt_mission.center[1]) > 30

    @action
    def PassAndSwitch(self):
        print("action: PassAndSwitch")

    @action
    def PassAndLand(self):
      print("action: PassAndLand")

    @action
    def FixedPose(self):
      print("action: FixedPose")

    def run(self):
        while True:
            if bt_mission.isContinue == False:
                break
            bb = self.tree.blackboard(1)
            state = bb.tick()
            print("state = %s\n" % state)
            while state == RUNNING:
                state = bb.tick()
                print ("state = %s\n" % state)
            assert state == SUCCESS or state == FAILURE

def main():
    print("start...") 
    btCm_n = bt_mission()
    #time.sleep(3)
    try:
        btCm_n.run()
    except KeyboardInterrupt:
        print("Shutting down ROS Image feature detector module")

if __name__ == "__main__":
    main()

一周的開發者寫作松正式要結束了,謝謝大家一周的支持。






本部分主要是用wifi的連接,以空拍機的協定控制空拍機的飛行行為。

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