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行为树安装和配置
|行为树|
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尽量不要用行为树，除非公司里有个人，本来就很擅长行为树，那么可以交给他，其他人没必要参与了。行为树入门难，原因不是它本身多么复杂，而是网上的资料太少，尤其groot的资料更少，全靠自己摸索，一个并不复杂的问题，摸索一整天。有不少资料是游戏设计方面的，用于机器人领域的开源方案目前只有ROS2。资料这么少，肯定是有原因的。

最近从行为树版本3切换到版本4，发现有一些变化，又走了一遍坑之后，我还是认为最好不要用行为树。

安装

安装依赖项，然后去github的release里下载最新的版本

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sudo apt-get sqlite3
sudo apt-get install libzmq3-dev libboost-dev
sudo apt-get install libboost-coroutine-dev # 需要用到协程

sudo apt-get install qtbase5-dev libqt5svg5-dev libzmq3-dev libdw-dev

cmake老三样编译安装。

普通的cmake设置如下

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cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
 
project(simple_bt)
 
set(CMAKE_CXX_SaTANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
find_package(behaviortree_cpp)
 
add_executable(${PROJECT_NAME} "simple_bt.cpp")
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} BT::behaviortree_cpp)

ROS2环境的设置如下:

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cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(test_node)

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

add_compile_options(-Wextra -Wpedantic -Wno-unused-parameter -g)

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)
find_package(ament_index_cpp)
find_package(behaviortree_cpp)

INCLUDE_DIRECTORIES(/home/user/catkin_ws/src/test_node/include)

add_executable(test_node  src/test.cpp)

ament_target_dependencies(test_node   
  rclcpp
  behaviortree_cpp
    ${BTCPP_LIBRARY}
)

install(TARGETS
  test_node
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

ament_package()

package.xml如下：

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<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>test_node</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="user@todo.todo">zzp</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <depend>rclcpp</depend>
  <depend>std_msgs</depend>
  <depend>behaviortree_cpp</depend>
  
  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

行为树的优点:

  • 使用groot编辑，直观容易理解
  • 行为逻辑和状态数据分离(减少了耦合)，任何节点写好以后可以反复利用
  • 重用性高，可用通过重组不同的节点来实现不同的行为树
  • 线性的方式扩展，所以扩展性好
  • 黑板变量用起来很灵活

缺点:

  • 任何一个简单的操作都需要使用节点
  • 每次从根节点开始逻辑，占用CPU更多

行为树本身并不具体实现机器人的执行内容，它只负责将执行内容进行编排。以Navigation2为例，具体的执行内容实现是放在各个server中的。行为树上的节点与server进行通信，请求具体的执行内容，然后获得反馈。根据反馈结果又可以请求另外的执行内容。这些不同执行内容间的跳转就是由行为树控制的。

另一种比较常见的组织机器人行为的方式是状态机。ROS1中的move_base就是基于状态机的。它与行为树最显著的区别是状态与执行内容是绑定在一起的。当执行内容需要在多个状态中执行时，各个状态下都需要放置执行内容的逻辑。当业务逻辑代码分散在各处时就不太好维护了

ROS2行为树动态库默认安装在/opt/ros/galactic/lib/libbehaviortree_cpp_v3.so，头文件在/opt/ros/foxy/include/behaviortree_cpp_v3

xml 文件

xml格式有以下几个要点

  • root这个tag是必须的，而且它需要有main_tree_to_execute的属性，表示执行哪颗树
  • root的子元素必须有BehaviorTree，BehaviorTree必须有ID属性
  • 如果root拥有多个BehaviorTree，那么BehaviorTree的ID的属性值必须是不同的，此时必须指定main_tree_to_execute标签
  • 如果root只有一个BehaviorTree，那么main_tree_to_execute属性可有可无
  • BehaviorTree的子元素就是树节点（tree nodes）
  • TreeNodesModel标签，主要用于Groot可视化。对于C++程序来说，可以没有。

createTreeFromFile的文件路径错误时，会报错 what(): Internal error in realpath(): No such file or directory

调试

行为树的各种调试工具

Groot1的日志工具很不好用，在fbl文件比较大的时候，很容易卡死。如果总的行为树很大，需要放大才能观看流程，十分不方便。Groot2的日志工具据说很好用，但是收费。

拆分行为树后，在Groot里不方便直接打开子树，只能再开一个Groot打开子树的xml文件. 后来Groot2解决了这个问题，在设置的Editor标签里还可设置是否每次都加载<include>标签对应的文件。