NVIDIA Holoscan SDK v2.9.0
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行为树

行为树代码小部件是控制 GXF 中任务流程的机制之一。它们遵循与经典行为树相同的一般行为，并为机器人应用添加了一些有用的功能。本文档概述了一般概念、可用的行为树节点类型，以及如何单独或结合使用它们的示例。

一般概念

行为树由可以有零个或多个子项的实体的 n 元树组成。父实体的条件执行基于子项的执行状态。行为树以有向树的图形表示，其中节点被分类为根节点、控制流节点或执行节点（任务）。对于每对连接的节点，输出节点称为父节点，输入节点称为子节点。

行为树的执行从根节点开始，根节点以一定的频率向其子节点发送滴答信号。当允许执行行为树中的节点时，如果其执行尚未完成，则向父节点返回状态 running；如果已实现其目标，则返回 success；否则返回 failure。行为树还使用控制器组件来控制实体的终止策略和执行状态。当前为行为树实现的控制器行为之一是 EntityCountFailureRepeatController，它在停用实体之前，最多重复实体失败 repeat_count 次。

GXF 支持几个行为树代码小部件，将在以下部分中进行解释。

行为树代码小部件

每个行为树代码小部件都可以有一组参数来定义其行为方式。请注意，在下面给出的所有示例中，配置根代码小部件的 children 参数的命名约定是 [child_codelet_name\child_codelet_scheduling_term]。

恒定行为

在每个滴答周期后，将其自身状态切换为配置的期望恒定状态。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
constant_status 在每个滴答时间要切换到的期望状态。

下图显示了恒定行为与为根实体定义的序列行为结合使用的示例图

constant_behavior.png

在此，child1 配置为返回成功的恒定状态 (GXF\_BEHAVIOR\_SUCCESS)，child2 返回失败 (GXF\_BEHAVIOR\_FAILURE)，导致根节点（配置为表现序列行为）返回 GXF\_BEHAVIOR\_FAILURE。

每个子节点的控制器都可以配置为在失败时重复执行。下面显示了配置所描述示例的代码片段。

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name: root
components:
- name: root_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: root_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: true
- name: root_codelet
  type: nvidia::gxf::SequenceBehavior
  parameters:
    children: [ child1/child1_st, child2/child2_st ]
    s_term: root_st
---
 name: child2
 components:
 - name: child2_controller
   type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
   parameters:
     max_repeat_count: 3
     return_behavior_running_if_failure_repeat: true
 - name: child2_st
   type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
   parameters:
     is_root: false
 - name: child2_codelet
   type: nvidia::gxf::ConstantBehavior
   parameters:
     s_term: child2_st
     constant_status: 1

并行行为

并行运行其子节点。默认情况下，当所有子节点都成功时成功，当所有子节点都失败时失败。可以使用以下参数自定义此行为。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
children 子实体
success_threshold 成功所需的子节点数。值为 -1 表示所有子节点都必须成功，此节点才能成功。
failure_threshold 失败所需的子节点数。值为 -1 表示所有子节点都必须失败，此节点才能失败。

下图显示了配置为 failure\_threshold 为 -1 的并行行为的图形表示。因此，即使一个子节点返回 failure 状态，根节点也返回 GXF\_BEHAVIOR\_SUCCESS。

parallel_behavior.png

下面显示了配置所描述示例的代码片段。

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name: root
components:
- name: root_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: root_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: true
- name: root_codelet
  type: nvidia::gxf::ParallelBehavior
  parameters:
    children: [ child1/child1_st, child2/child2_st ]
    s_term: root_st
    success_threshold: 1
    failure_threshold: -1

重复行为

重复其唯一的子实体。默认情况下，当子实体失败时不会重复。可以使用以下参数自定义此设置。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
repeat_after_failure 表示在子节点失败后是否重复子节点。

下图显示了重复行为的图形表示。根实体可以配置为在失败后重复唯一的子节点。当子实体成功时，它会成功。

repeat_behavior.png

配置重复行为的代码片段如下所示 -

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name: repeat_knock
components:
- name: repeat_knock_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: repeat_knock_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: false
- name: repeat_codelet
  type: nvidia::gxf::RepeatBehavior
  parameters:
    s_term: repeat_knock_st
    children: [ knock_on_door/knock_on_door_st ]
    repeat_after_failure: true
---

选择器行为

按顺序运行所有子实体，直到一个成功，然后报告成功。如果所有子实体都失败（或不存在子实体），则此代码小部件失败。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
children 子实体

下图显示了选择器行为的图形表示。根实体按顺序启动 child\_1、child\_2 和 child\_3。虽然 child\_1 和 child\_2 失败，但由于 child\_3 成功返回，根实体将返回 success。

selector_behavior.png

下面显示了配置选择器行为的代码片段。

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name: root
components:
- name: root_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: root_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: true
- name: root_sel_codelet
  type: nvidia::gxf::SelectorBehavior
  parameters:
    children: [ door_distance/door_distance_st, door_detected/door_detected_st, knock/knock_st ]
    s_term: root_st
---
name: door_distance
components:
- name: door_distance_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: door_distance_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: false
- name: door_dist
  type: nvidia::gxf::SequenceBehavior
  parameters:
    children: []
    s_term: door_distance_st
---

序列行为

按定义的顺序依次运行其子实体。当所有子实体都成功时成功，或者一旦一个子实体失败就失败。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
children 子实体

下图显示了序列行为的图形表示。根实体按顺序启动 child\_1、child\_2 和 child\_3。虽然 child\_1 和 child\_2 通过，但由于 child\_3 返回 failure，根实体将返回失败。

sequence_behavior.png

下面显示了配置序列行为的代码片段。

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name: root
components:
- name: root_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: root_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: true
- name: root_codelet
  type: nvidia::gxf::SequenceBehavior
  parameters:
    children: [ child1/child1_st, child2/child2_st ]
    s_term: root_st

切换行为

运行索引定义为 desired\_behavior 的子实体。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
children 子实体
desired_behavior 当此实体运行时要切换到的子实体的索引

在下面显示的代码片段中，根实体的期望行为被指定为索引 1（scene）处的子节点。因此，这是要运行的实体。

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name: root
components:
- name: root_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: root_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: true
- name: root_switch_codelet
  type: nvidia::gxf::SwitchBehavior
  parameters:
    children: [ scene/scene_st, ref/ref_st ]
    s_term: root_st
    desired_behavior: 0
---
name: scene
components:
- name: scene_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 0
- name: scene_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: false
- name: scene_seq
  type: nvidia::gxf::SequenceBehavior
  parameters:
    children: [ pose/pose_st, det/det_st, seg/seg_st ]
    s_term: scene_st
---

定时器行为

等待指定的延迟时间量，然后在之后切换到配置的结果 switch\_status。

参数

描述

s_term 用于调度实体自身的调度项
clock 时钟
switch_status 在指定延迟后要切换到的配置结果
delay 配置的延迟

在下图中，子实体在配置的延迟周期后切换为失败。因此，根实体返回失败。

timer_behavior.png

下面显示了相同的代码片段。

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name: knock_on_door
components:
- name: knock_on_door_controller
  type: nvidia::gxf::EntityCountFailureRepeatController
  parameters:
    max_repeat_count: 10
- name: knock_on_door_st
  type: nvidia::gxf::BTSchedulingTerm
  parameters:
    is_root: false
- name: knock
  type: nvidia::gxf::TimerBehavior
  parameters:
    switch_status: 1
    clock: sched/clock
    delay: 1
    s_term: knock_on_door_st
 ---

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