Navigation2专题十八：行为树的XML文件简介

Posted by Mu Wenfeng on 2021-12-28

XML的基础知识

一棵简单的行为树

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<root main_tree_to_execute = "MainTree" >
    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence name="root_sequence">
           <SaySomething   name="action_hello" message="Hello"/>
           <OpenGripper    name="open_gripper"/>
           <ApproachObject name="approach_object"/>
           <CloseGripper   name="close_gripper"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>
</root>
  • 树的第一个标签，这个标签内可以包含一个或多个子标签
  • 标签应该包含属性[main_tree_to_execute]
  • 如果文件中包含多个子标签，那么属性[main_tree_to_execute]就是必需的，否则可选
  • 每个标签都应该有属性[ID]
  • 每个树节点都由一个单独的标签来描述：
    • 标签的名字就是树节点在工厂中注册的ID
    • 属性[name]是指实例的名称，并且是可选的
    • 端口Ports是使用属性来配置的，如在动作SaySomething中，需要输入端口message
  • 子节点的数量
    • 控制节点包含1个到多个子节点
    • 装饰节点和子树只有一个子节点
    • 动作节点和条件节点都是叶子节点

端口重映射与指向Blackboards入口的指针

此部分内容需要先学习行为树的教程第二节的知识。

输入/输出端口可以用Blackboard入口的名称来进行重映射，换句话说，就是用BB键值对中的键来重映射。

一个BB的key用语法{key_name}来描述

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<root main_tree_to_execute = "MainTree" >
    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence name="root_sequence">
           <SaySomething message="Hello"/>
           <SaySomething message="{my_message}"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>
</root>

在这个例子中

  • 序列节点的第一个子节点是“Hello”
  • 第二个子节点读取和写入名为“my_message”的BB的key中包含的值

简洁的描述 vs 明确的描述

以下两种子节点的写法都是正确的

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<SaySomething               name="action_hello" message="Hello World"/>
<Action ID="SaySomething"   name="action_hello" message="Hello World"/>

我们称前一种语法为简洁的，后一种则是明确的

第一个例子如若用明确的语法来描述，则如下所示

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<root main_tree_to_execute = "MainTree" >
    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence name="root_sequence">
          <Action ID="SaySomething"   name="action_hello" message="Hello"/>
          <Action ID="OpenGripper"    name="open_gripper"/>
          <Action ID="ApproachObject" name="approach_object"/>
          <Action ID="CloseGripper"   name="close_gripper"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>
</root>

及时简洁的语法更加方便、更容易编写，但是它提供的关于树节点模型的信息太少。类似Groot这样的工具需要明确的语法或者附加的信息。为了兼容Groot，可以使用标签。

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<root main_tree_to_execute = "MainTree" >
    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence name="root_sequence">
          <SaySomething   name="action_hello" message="Hello"/>
          <OpenGripper    name="open_gripper"/>
          <ApproachObject name="approach_object"/>
          <CloseGripper   name="close_gripper"/>
       </Sequence>
   </BehaviorTree>

   <!-- the BT executor don't require this, but Groot does -->     
   <TreeNodeModel>
       <Action ID="SaySomething">
           <input_port name="message" type="std::string" />
       </Action>
       <Action ID="OpenGripper"/>
       <Action ID="ApproachObject"/>
       <Action ID="CloseGripper"/>      
   </TreeNodeModel>
</root>

您可以在此处下载XML 架构： behaviortree_schema.xsd。

子树

在后续的教程中，我们会尝试在一棵树中包含另一树作为子树，以避免大量的复制粘贴操作，减少复杂度。

在下面的例子中，我们将包含一些动作的行为树“GraspObject”封装到了主行为树中，为简单起见，属性[name]被省略

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<root main_tree_to_execute = "MainTree" >

    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence>
          <Action  ID="SaySomething"  message="Hello World"/>
          <SubTree ID="GraspObject"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>

    <BehaviorTree ID="GraspObject">
       <Sequence>
          <Action ID="OpenGripper"/>
          <Action ID="ApproachObject"/>
          <Action ID="CloseGripper"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>  
</root>

子树“GraspObject”作为主行为树的节点，将在“SaySomething”之后被执行。

包含外部文件

我们也可以使用类似#include的C++方法来导入行为树

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<include path="relative_or_absolute_path_to_file">

将前面的示例差分为两个文件，每个文件中都有一棵行为树

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<!-- file maintree.xml -->

<root main_tree_to_execute = "MainTree" >

    <include path="grasp.xml"/>

    <BehaviorTree ID="MainTree">
       <Sequence>
          <Action  ID="SaySomething"  message="Hello World"/>
          <SubTree ID="GraspObject"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>
 </root>
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<!-- file grasp.xml -->

<root main_tree_to_execute = "GraspObject" >
    <BehaviorTree ID="GraspObject">
       <Sequence>
          <Action ID="OpenGripper"/>
          <Action ID="ApproachObject"/>
          <Action ID="CloseGripper"/>
       </Sequence>
    </BehaviorTree>  
</root>

如果要在ROS 包中查找文件，可以使用以下语法：

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<include ros_pkg="name_package" path="path_relative_to_pkg/grasp.xml"/>



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