Decorators (一) - Inverter

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4 分钟

Decorators (一) - Inverter

2026-01-15

Behavior Tree

/

ros2

一、Inverter 节点核心解析#

1. 功能定义#

Inverter（逆变器 / 取反器）属于装饰器节点，仅能包含一个子节点，其执行逻辑严格遵循以下规则：

子节点返回 FAILURE → Inverter 返回 SUCCESS
子节点返回 SUCCESS → Inverter 返回 FAILURE
子节点返回 RUNNING → Inverter 也返回 RUNNING（运行中状态不做取反）

通俗理解：Inverter 等价于逻辑非（NOT）运算符，只改变子节点最终的成功 / 失败状态，不干扰运行中的中间状态。

2. 适用场景#

当现有节点的判定逻辑与业务需求相反时，无需重新编写节点，直接用 Inverter 包装即可快速适配。

示例：

自定义节点 CheckObstacle：检测到障碍物返回 SUCCESS，无障碍物返回 FAILURE。
业务需求：无障碍物时执行后续动作 → 用 Inverter 包装 CheckObstacle，将结果取反。

二、ROS2 + BehaviorTree4.x 实战示例#

基于 ROS2 Humble + BehaviorTree4.x 实现 Inverter 节点的使用，包含完整代码与解析。

1. 完整代码示例#

1
#include "behaviortree_cpp/bt_factory.h"
2
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
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// 自定义测试节点：固定返回 SUCCESS
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class SuccessNode : public BT::SyncActionNode
6
{
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public:
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  SuccessNode(const std::string& name) : BT::SyncActionNode(name, {}) {}
9

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  BT::NodeStatus tick() override
11
  {
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    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("SuccessNode"), "执行SuccessNode，返回SUCCESS");
13
    return BT::NodeStatus::SUCCESS;
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  }
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};
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// 自定义测试节点：固定返回 FAILURE
18
class FailureNode : public BT::SyncActionNode
19
{
20
public:
21
  FailureNode(const std::string& name) : BT::SyncActionNode(name, {}) {}
22

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  BT::NodeStatus tick() override
24
  {
25
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("FailureNode"), "执行FailureNode，返回FAILURE");
26
    return BT::NodeStatus::FAILURE;
27
  }
28
};
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int main(int argc, char** argv)
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{
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  // 初始化 ROS2 节点
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  rclcpp::init(argc, argv);
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  auto node = rclcpp::Node::make_shared("inverter_example_node");
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  // 1. 创建行为树工厂
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  BT::BehaviorTreeFactory factory;
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  // 2. 注册自定义节点
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  factory.registerNodeType<SuccessNode>("SuccessNode");
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  factory.registerNodeType<FailureNode>("FailureNode");
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  // 3. 定义行为树结构（使用 Inverter 装饰器）
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  std::string xml_text = R"(
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    <root BTCPP_format="4">
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      <BehaviorTree ID="InverterExample">
47
        <Sequence>
48
          <!-- 测试1：Inverter 包裹 SuccessNode，预期返回 FAILURE -->
49
          <Inverter>
50
            <SuccessNode/>
51
          </Inverter>
52
          <!-- 测试2：Inverter 包裹 FailureNode，预期返回 SUCCESS -->
53
          <Inverter>
54
            <FailureNode/>
55
          </Inverter>
56
        </Sequence>
57
      </BehaviorTree>
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    </root>
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  )";
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  // 4. 创建行为树
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  auto tree = factory.createTreeFromText(xml_text);
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  // 5. 执行行为树
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  RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "开始执行行为树...");
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  BT::NodeStatus status = tree.tickWhileRunning();
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  // 6. 输出最终结果
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  RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "行为树执行完成，最终状态：%s",
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              BT::toStr(status).c_str());
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  rclcpp::shutdown();
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  return 0;
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}

2. 代码核心解释#

代码模块	功能说明
自定义节点 `SuccessNode` / `FailureNode`	分别固定返回 SUCCESS 和 FAILURE，用于验证 Inverter 的取反效果
行为树 XML 结构	用 `Sequence` 顺序节点串联两个 `Inverter` 测试用例，直观展示取反逻辑
`tree.tickWhileRunning()`	持续执行行为树，直到无节点处于 RUNNING 状态

3. 预期输出#

运行代码后终端输出如下（核心关注 Inverter 对单个节点的取反效果）：

1
[INFO] [SuccessNode]: 执行SuccessNode，返回SUCCESS
2
[INFO] [FailureNode]: 执行FailureNode，返回FAILURE
3
[INFO] [inverter_example_node]: 行为树执行完成，最终状态：FAILURE

注：Sequence 节点的执行逻辑是所有子节点成功才返回 SUCCESS，第一个 Inverter 返回 FAILURE，因此最终 Sequence 状态为 FAILURE。

三、ROS2 中 XML 文件单独定义 Inverter#

ROS2 行为树开发中，常通过 XML 文件解耦逻辑与代码，以下是 Inverter 的 XML 示例：

1
<root BTCPP_format="4">
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  <BehaviorTree ID="InverterTest">
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    <!-- 对障碍物检测节点取反，实现“无障碍物”判定逻辑 -->
4
    <Inverter name="InvertObstacleCheck">
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      <CheckObstacle/> <!-- 自定义障碍物检测节点 -->
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    </Inverter>
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  </BehaviorTree>
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</root>