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기술

급속 탐색 무작위 트리

급속 탐색 무작위 트리기술
영문명
Rapidly-exploring random tree
약칭
RRT
주요 자료구조
부모 연결을 가진 탐색 트리
주의점
기본형은 최적 경로를 보장하지 않음
급속 탐색 무작위 트리는 표본 상태를 향해 탐색 나무를 확장하는 동작 계획 방법이다. 시작 상태에서 출발해 새 표본에 가까운 기존 정점을 고르고, 유효한 짧은 운동을 추가해 목표 영역으로 가는 경로를 찾는다.

표본을 향한 확장

탐색 영역에서 표본을 뽑고 트리 안에서 가까운 정점을 찾는다. 그 정점에서 표본 방향으로 허용된 운동을 만들고 충돌하지 않으면 새 정점과 간선을 추가한다. 매번 기존 정점을 무작위로 골라 걷는 방식과 다르다. 아직 정점이 적은 영역의 표본이 가까운 트리 정점을 끌어 확장을 유도한다.

한 번의 확장 계산

장애물이 없는 평면에서 가까운 정점이 (0,0), 표본이 (3,4), 최대 확장 길이가 1이라고 하자. 표본까지 거리는 5이므로 새 정점은 (0.6,0.8)이다. 표본 자체를 곧바로 트리에 넣는 것이 아니다. 이 구간에 장애물이 있다면 끝점이 비충돌이어도 간선을 그대로 추가할 수 없다. 확장 길이는 탐색 성질과 검사 비용에도 영향을 준다.

운동 제약과 거리

차량처럼 옆으로 바로 움직일 수 없는 대상에는 좌표 사이 직선이 실행 가능한 운동이 아닐 수 있다. 후보 제어 입력을 짧게 적분해 얻은 상태들 중 표본에 가까운 것을 고르는 방법도 있다. 위치와 각도를 함께 비교할 때에는 단위와 각도의 주기성을 반영해야 한다. 단순 유클리드 거리가 실제 도달 시간이나 운동 난이도를 항상 나타내지는 않는다.

경로 복원과 품질

새 정점이 목표 영역에 들어가면 부모 연결을 거슬러 시작점까지 이어 경로를 복원한다. 목표 쪽 표본을 가끔 선택해 탐색을 유도할 수도 있다. 기본 RRT에서 정점을 더 만든다고 최적 경로로 수렴하는 것은 아니다. 재연결 규칙을 갖는 RRT*는 별도 변형이며, 그 보장도 운동 모델과 연결 조건 등을 전제로 한다.

관련 문서

확률적 로드맵 / 구성공간 장애물 / 트리 / 유클리드 거리 / 경로의 시간 매개화