feat: AGV 경로 탐색 알고리즘 완성 및 검증 시스템 구축

- agv_path_planner.py: JSON 형식 맵 파일 지원 추가
  * parse_map_json() 함수로 MapData.json/NewMap.agvmap 파싱
  * RFID 정규화 및 별칭 지원 (007/7 등)
  * TP(터닝포인트) 기반 방향전환 알고리즘 검증 완료

- universal_pathfinder.py: 범용 패턴 기반 경로 탐색
  * Q1-1, Q1-2, Q2-1, Q2-2 모든 시나리오 패턴 구현
  * UniversalPathFormatter 방향전환 표기 수정
  * 28개 테스트 케이스 중 20개 성공 (71.4%)

- test_all_scenarios.py: 전체 테스트 케이스 검증 스크립트
  * 4개 시나리오 × 7개 목표 = 28개 케이스 자동 검증
  * 사용자 제공 정답과 비교 분석

- show_map_info.py: 맵 구조 분석 도구
  * RFID 목록, 연결 정보, 갈림길 분석
  * 노드 타입별 분류 및 통계

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Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
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ChiKyun Kim
2025-09-22 08:41:57 +09:00
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@@ -1,16 +1,92 @@
# agv_path_planner.py
# agv_path_planner.py (v1.1)
# ------------------------------------------------------------
# AGV 경로 계획 + F/B(전/후진) 주석 출력
# - 입력: 현재 RFID, 직전 RFID, 마지막 모터(F/B), 목적지 RFID
# - MapData.json(첨부 데이터)에서 맵/좌표/도킹/연결 파싱
# - 결정 규칙: 목적지 근 TP(갈림길) 우선 + 포크 루프(Left>Right>Straight) + 최종 도킹 모터 강제
# - 출력: RFID 경로 + F/B 주석 (항상 단일 경로)
# AGV 경로 계획 + F/B(전/후진) 주석 출력 (단일 해답 보장)
# - 입력: 현재 RFID, 직전 RFID, 마지막 모터(F/B), 목 RFID
# - MapData.json에서 맵/좌표/도킹/연결 파싱
# - 결정 규칙: 목적지 근 TP(갈림길) 우선 + 포크 루프(Left>Right>Straight) + 최종 도킹 모터 강제
# - robust: utf-8-sig 로딩, RFID 정규화(007/7 등), --debug 모드
# ------------------------------------------------------------
import re, math, argparse, sys, json
import re, math, argparse, sys
from collections import defaultdict, deque
from pathlib import Path
# ============= Map 파서 =============
# ---------- RFID 정규화 ----------
def norm_rfid_token(s: str) -> str:
"""
숫자만 추출하여 3자리 zero-pad (예: '7'->'007', '007'->'007').
숫자가 하나도 없으면 원문 반환.
"""
if s is None: return s
digits = re.sub(r'\D+', '', s)
return digits.zfill(3) if digits else s.strip()
def make_rfid_aliases(raw: str):
"""
한 RFID에 대해 가능한 별칭 세트를 만듭니다.
예: '007' -> {'007','7'}
'40' -> {'040','40'}
"""
if raw is None: return set()
raw = raw.strip()
z3 = norm_rfid_token(raw)
nz = raw.lstrip('0') or '0'
znz = z3.lstrip('0') or '0'
return {raw, z3, nz, znz}
# ---------- Map 파서 ----------
import json
def parse_map_json(text: str):
"""JSON 형식 맵 데이터 파싱 (MapData.json, NewMap.agvmap용)"""
try:
data = json.loads(text)
nodes = {}
for node_data in data.get("Nodes", []):
nid = node_data.get("NodeId")
if not nid:
continue
# Position 파싱 "x, y" → (x, y)
pos_str = node_data.get("Position", "0, 0")
try:
x, y = map(int, pos_str.split(", "))
pos = (x, y)
except:
pos = (0, 0)
nodes[nid] = {
'NodeId': nid,
'RfidId': node_data.get('RfidId'),
'Type': node_data.get('Type', 0),
'DockDirection': node_data.get('DockDirection', 0),
'Position': pos,
'ConnectedNodes': node_data.get('ConnectedNodes', []),
}
# 양방향 인접
adj = defaultdict(set)
for u, d in nodes.items():
for v in d['ConnectedNodes']:
if v in nodes:
adj[u].add(v); adj[v].add(u)
# RFID 인덱스(별칭 포함)
nid2rfid = {}
rfid2nid = {}
for nid, nd in nodes.items():
rf = nd.get('RfidId')
if rf:
nid2rfid[nid] = norm_rfid_token(rf) # 표준 3자리로 보관
for alias in make_rfid_aliases(rf):
rfid2nid[alias] = nid
return nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid
except json.JSONDecodeError:
# JSON 파싱 실패 시 텍스트 파서로 폴백
return parse_map_text(text)
def parse_map_text(text: str):
parts = re.split(r'\bNodeId\s+', text)
nodes = {}
@@ -29,13 +105,11 @@ def parse_map_text(text: str):
def find_str(key):
m = re.search(fr'\b{key}\s+([^\s\r\n]+)', part)
return m.group(1) if m else None
return m.group(1).strip() if m else None
# Position
mpos = re.search(r'\bPosition\s+(-?\d+)\s*,\s*(-?\d+)', part)
pos = (int(mpos.group(1)), int(mpos.group(2))) if mpos else None
# ConnectedNodes (원문은 단방향처럼 보일 수 있으나 그래프는 양방향로 구축)
mconn = re.search(r'\bConnectedNodes\s+([^\r\n]+)', part)
conns = []
if mconn:
@@ -52,62 +126,59 @@ def parse_map_text(text: str):
'ConnectedNodes': conns,
}
# 양방향 인접 리스트
# 양방향 인접
adj = defaultdict(set)
for u, d in nodes.items():
for v in d['ConnectedNodes']:
if v in nodes:
adj[u].add(v)
adj[v].add(u)
adj[u].add(v); adj[v].add(u)
# RFID 인덱스(별칭 포함)
nid2rfid = {}
rfid2nid = {}
for nid, nd in nodes.items():
rf = nd.get('RfidId')
if rf:
nid2rfid[nid] = norm_rfid_token(rf) # 표준 3자리로 보관
for alias in make_rfid_aliases(rf):
rfid2nid[alias] = nid
nid2rfid = {nid: nd['RfidId'] for nid, nd in nodes.items() if nd['RfidId']}
rfid2nid = {rfid: nid for nid, rfid in nid2rfid.items()}
return nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid
# ============= 기하/도움함수 =============
def degree_map(adj):
return {n: len(adj[n]) for n in adj}
def is_fork(adj, n):
return len(adj[n]) >= 3 # 갈림길 기준
# ---------- 기하/유틸 ----------
def is_fork(adj, n): return len(adj[n]) >= 3
def vec(nodes, a, b):
ax, ay = nodes[a]['Position']; bx, by = nodes[b]['Position']
return (bx-ax, by-ay)
def angle_between(u, v):
ux, uy = u; vx, vy = v
du = max((ux*ux+uy*uy)**0.5, 1e-9); dv = max((vx*vx+vy*vy)**0.5, 1e-9)
ux,uy=u; vx,vy=v
du=max((ux*ux+uy*uy)**0.5,1e-9); dv=max((vx*vx+vy*vy)**0.5,1e-9)
ux/=du; uy/=du; vx/=dv; vy/=dv
dot = max(-1.0, min(1.0, ux*vx+uy*vy))
ang = math.degrees(math.acos(dot))
cross = ux*vy - uy*vx
dot=max(-1.0,min(1.0,ux*vx+uy*vy))
ang=math.degrees(math.acos(dot))
cross=ux*vy-uy*vx
return ang, cross
def classify_at_fork(nodes, adj, fork, came_from):
"""
진입 벡터(came_from -> fork) 기준으로 fork의 각 출구를
직진/좌/우로 분류. 좌표계(y-down) 관례를 반영해 cross>0 => Left.
"""
vin = vec(nodes, fork, came_from)
cand=[]
for nb in adj[fork]:
if nb == came_from:
continue
v = vec(nodes, fork, nb)
ang, cross = angle_between(vin, v)
dev = abs(180 - ang) # 180°에 가까울수록 '직진'
side = 'left' if cross > 0 else 'right' # 보정: cross>0 => left
cand.append((nb, dev, side))
if nb==came_from: continue
v=vec(nodes, fork, nb)
ang,cross=angle_between(vin, v)
dev=abs(180-ang)
side='left' if cross>0 else 'right' # y-down 화면 기준 보정
cand.append((nb,dev,side))
if not cand:
return {'straight':None, 'left':None, 'right':None}
straight = min(cand, key=lambda x:x[1])[0]
lefts = [x for x in cand if x[2]=='left' and x[0]!=straight]
rights= [x for x in cand if x[2]=='right'and x[0]!=straight]
left = min(lefts, key=lambda x:x[1])[0] if lefts else None
right = min(rights, key=lambda x:x[1])[0] if rights else None
return {'straight': straight, 'left': left, 'right': right}
return {'straight':None,'left':None,'right':None}
straight=min(cand, key=lambda x:x[1])[0]
lefts=[x for x in cand if x[2]=='left' and x[0]!=straight]
rights=[x for x in cand if x[2]=='right'and x[0]!=straight]
left=min(lefts, key=lambda x:x[1])[0] if lefts else None
right=min(rights, key=lambda x:x[1])[0] if rights else None
return {'straight':straight,'left':left,'right':right}
def shortest_path(adj, s, t):
q=deque([s]); prev={s:None}
@@ -117,169 +188,170 @@ def shortest_path(adj, s, t):
for v in adj[u]:
if v not in prev:
prev[v]=u; q.append(v)
if t not in prev:
return None
if t not in prev: return None
path=[]; cur=t
while cur is not None:
path.append(cur); cur=prev[cur]
return list(reversed(path))
def desired_final_motor(nodes, goal_nid):
dd = nodes[goal_nid]['DockDirection']
ty = nodes[goal_nid]['Type']
if dd in (1,2):
return 'F' if dd==1 else 'B'
# fallback: Charger(Type=3)=>F, Station/Buffer(Type=2)=>B
dd = nodes[goal_nid].get('DockDirection')
ty = nodes[goal_nid].get('Type')
if dd in (1,2): return 'F' if dd==1 else 'B'
if ty==3: return 'F'
if ty==2: return 'B'
return 'F'
# ============= TP(터닝포인트) 선택(목표 근접 우선 + 동률/우선순위 보정) =============
def choose_turning_point(nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid, goal_nid, current_nid, preferred_tp_rfids=('004','039','040','038','005')):
forks = [n for n in adj if is_fork(adj, n) and n != goal_nid and n != current_nid]
if not forks:
return None
# 목표에서의 BFS 거리
forks=[n for n in adj if is_fork(adj,n) and n!=goal_nid and n!=current_nid]
if not forks: return None
# 목표에서 BFS 거리
q=deque([goal_nid]); dist={goal_nid:0}
while q:
u=q.popleft()
for v in adj[u]:
if v not in dist:
dist[v]=dist[u]+1; q.append(v)
pref_index = {rfid2nid[rf]:i for i,rf in enumerate(preferred_tp_rfids) if rf in rfid2nid}
pref_index={rfid2nid.get(rf, None):i for i,rf in enumerate(preferred_tp_rfids) if rf in rfid2nid}
best=None; best_key=None
for n in forks:
if n in dist:
key=(dist[n], pref_index.get(n, 9999)) # 1)목표와의 거리 2)사전선호
key=(dist[n], pref_index.get(n, 9999))
if best_key is None or key<best_key:
best_key=key; best=n
return best
# ============= 메인 플래너(단일 해답, F/B 주석) =============
# ---------- 플래너(단일 해답) ----------
def plan_route_with_fb(nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid, current_rfid, prev_rfid, last_motor, goal_rfid,
preferred_tp_rfids=('004','039','040','038','005')):
"""
반환:
- path_rfid: RFID 시퀀스
- annotated: [(from, 'F'|'B', to), ...]
규칙:
- 마지막 모터 != 도킹 모터 => TP(목표근접)까지 F 전진, TP에서 '포크 루프' 수행(Left>Right>Straight),
TP 재진입 후에는 최종 모터로 goal까지 진행.
- 마지막 모터 == 도킹 모터 => 최단경로를 해당 모터로 진행(마지막 홉 모터 일치 보장).
"""
cur = rfid2nid[current_rfid]
prv = rfid2nid[prev_rfid]
goal= rfid2nid[goal_rfid]
# 입력 RF 정규화
cur_key = norm_rfid_token(current_rfid)
prv_key = norm_rfid_token(prev_rfid)
goal_key= norm_rfid_token(goal_rfid)
# 노드 찾기(별칭 허용)
def resolve(rf):
if rf in rfid2nid: return rfid2nid[rf]
# 별칭 생성 후 재시도
for alias in make_rfid_aliases(rf):
if alias in rfid2nid: return rfid2nid[alias]
return None
cur = resolve(cur_key)
prv = resolve(prv_key)
goal = resolve(goal_key)
if cur is None: raise SystemExit(f"[오류] 미등록 RFID: {current_rfid}")
if prv is None: raise SystemExit(f"[오류] 미등록 RFID: {prev_rfid}")
if goal is None: raise SystemExit(f"[오류] 미등록 RFID: {goal_rfid}")
sp = shortest_path(adj, cur, goal)
if not sp:
raise RuntimeError('경로 없음')
if not sp: raise SystemExit("[오류] 최단경로가 존재하지 않습니다.")
final_motor = desired_final_motor(nodes, goal)
last_motor = last_motor.upper()[0]
last_motor = 'F' if str(last_motor).lower().startswith('f') else 'B'
annotated=[]
def push(a,b,m):
annotated.append((nid2rfid[a], m, nid2rfid[b]))
# --- 모터 일치: 바로 최단경로 (마지막 홉 모터=final_motor 보장) ---
# 모터 일치 -> 바로 최단경로
if last_motor == final_motor:
for i in range(len(sp)-1):
a,b = sp[i], sp[i+1]
motor = final_motor # 전체 구간 동일 모터로 통일
push(a,b,motor)
return [nid2rfid[n] for n in sp], annotated
a,b=sp[i], sp[i+1]
push(a,b,final_motor)
rpath=[nid2rfid[n] for n in sp]
return rpath, annotated
# --- 모터 불일치: TP(목표근접) 사용 + 포크 루프 ---
# 모터 불일치 -> TP 사용 + 포크 루프
tp = choose_turning_point(nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid, goal, cur, preferred_tp_rfids)
if tp is None:
# TP가 없으면(희박) 최단경로 그대로, 마지막 홉만 강제(참고: 물리 제약상 권장X)
# 비권장 fallback: 마지막 홉만 final_motor
for i in range(len(sp)-1):
a,b = sp[i], sp[i+1]
a,b=sp[i], sp[i+1]
motor = final_motor if i==len(sp)-2 else last_motor
push(a,b,motor)
return [nid2rfid[n] for n in sp], annotated
rpath=[nid2rfid[n] for n in sp]
return rpath, annotated
# A) 현재 -> TP는 'F(전진)'로
# A) cur -> TP : F
path_to_tp = shortest_path(adj, cur, tp)
for i in range(len(path_to_tp)-1):
a,b = path_to_tp[i], path_to_tp[i+1]
a,b=path_to_tp[i], path_to_tp[i+1]
push(a,b,'F')
# B) TP 포크 루프: 분기 결정(결정적)
# - exit_to_goal: TP에서 goal로 향하는 최단경로의 다음 노드
# - came_from : TP에 들어올 때 직전 노드
# B) TP 포크 루프 결정(결정적): exit_to_goal, came_from
path_back = shortest_path(adj, tp, goal)
exit_to_goal = path_back[1] if len(path_back)>=2 else None
came_from = path_to_tp[-2] if len(path_to_tp)>=2 else None
# 분류: TP에 came_from 기준으로 진입
cls = classify_at_fork(nodes, adj, tp, came_from) if is_fork(adj, tp) and came_from else {'left':None, 'right':None, 'straight':None}
# 분기 후보: (Left > Right > Straight), 단 exit_to_goal/came_from 제외
candidates = [cls.get('left'), cls.get('right'), cls.get('straight')]
loop_branch = None
for nb in candidates:
if nb and nb != exit_to_goal and nb != came_from:
loop_branch = nb; break
# 그래도 없으면 TP의 임의 다른 이웃 선택(출구/진입 제외)
if loop_branch is None:
for nb in adj[tp]:
if nb != exit_to_goal and nb != came_from:
loop_branch = nb; break
# (안전장치) 여전히 없으면 루프 생략
if loop_branch:
# TP -> loop_branch : F
push(tp, loop_branch, 'F')
# loop_branch -> TP : B
push(loop_branch, tp, 'B')
loop_branch=None
if is_fork(adj, tp) and came_from is not None:
cls = classify_at_fork(nodes, adj, tp, came_from)
for cand in [cls.get('left'), cls.get('right'), cls.get('straight')]:
if cand and cand != came_from and cand != exit_to_goal:
loop_branch = cand; break
if loop_branch is None:
for nb in adj[tp]:
if nb != came_from and nb != exit_to_goal:
loop_branch=nb; break
# C) TP -> goal 은 최종 모터로
path_back = shortest_path(adj, tp, goal) # (루프 후 동일)
if loop_branch:
push(tp, loop_branch, 'F') # 가지로 전진
push(loop_branch, tp, 'B') # TP로 역진입
# C) TP -> goal : final_motor
path_back = shortest_path(adj, tp, goal)
for i in range(len(path_back)-1):
a,b = path_back[i], path_back[i+1]
a,b=path_back[i], path_back[i+1]
push(a,b, final_motor)
# RFID 경로 구성 (루프를 포함시켜야 하므로 annotated에서 꺼냄)
rpath = [annotated[0][0]]
for (_,_,to_rfid) in annotated:
rpath.append(to_rfid)
# RFID 경로 구성 (annotated 기반)
rpath=[annotated[0][0]] if annotated else [nid2rfid[cur]]
for (_,_,to_rfid) in annotated: rpath.append(to_rfid)
return rpath, annotated
# ============= 유틸: 출력 포맷 =============
def format_annotated(annotated):
return " ".join([f"{a} -({m})-> {b}" for (a,m,b) in annotated])
# ============= CLI =============
# ---------- CLI ----------
def main():
p = argparse.ArgumentParser(description="AGV RFID 경로 계획 + F/B 주석")
p.add_argument("--map", default="MapData.json", help="맵 데이터 파일 (기본: MapData.json)")
p.add_argument("--current", required=True, help="현재 RFID (예: 032)")
p.add_argument("--prev", required=True, help="직전 RFID (예: 033)")
p.add_argument("--last", required=True, choices=['F','B','f','b','forward','backward','Forward','Backward'],
help="마지막 모터(F/B 또는 forward/backward)")
p.add_argument("--goal", required=True, help="목표 RFID (예: 040)")
p.add_argument("--tp-order", default="004,039,040,038,005", help="TP 우선순위 RFID(쉼표구분, 기본: 004,039,040,038,005)")
args = p.parse_args()
ap = argparse.ArgumentParser(description="AGV RFID 경로 계획 + F/B 주석 (단일 해답)")
ap.add_argument("--map", default="MapData.json", help="맵 데이터 파일 (기본: MapData.json)")
ap.add_argument("--current", required=True, help="현재 RFID (예: 007)")
ap.add_argument("--prev", required=True, help="직전 RFID (예: 006)")
ap.add_argument("--last", required=True, help="마지막 모터(F/B 또는 forward/backward)")
ap.add_argument("--goal", required=True, help="목표 RFID (예: 040)")
ap.add_argument("--tp-order", default="004,039,040,038,005", help="TP 우선순위 RFID(쉼표구분)")
args = ap.parse_args()
map_path = Path(args.map)
if not map_path.exists():
print(f"[오류] 맵 파일이 없습니다: {map_path.resolve()}", file=sys.stderr)
# 파일 읽기: utf-8-sig (BOM 안전)
map_path = Path(args.map).resolve()
try:
text = map_path.read_text(encoding="utf-8-sig", errors="ignore")
except Exception as e:
print(f"[오류] 맵 파일을 읽을 수 없습니다: {map_path}\n{e}", file=sys.stderr)
sys.exit(1)
text = map_path.read_text(encoding="utf-8", errors="ignore")
nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid = parse_map_text(text)
nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid = parse_map_json(text)
# 입력 RFID 검증
for rf in (args.current, args.prev, args.goal):
if rf not in rfid2nid:
print(f"[오류] 미등록 RFID: {rf}", file=sys.stderr); sys.exit(2)
if getattr(args, "debug", False):
rfids = sorted({*rfid2nid.keys()})
# 숫자형 RFID만 보기 좋게 필터(3자리 패드)
rfids_num = sorted({norm_rfid_token(r) for r in rfids if re.fullmatch(r'\d+', re.sub(r'\D','','r'))})
print(">> DEBUG")
print(f" Map path : {map_path}")
print(f" RFID count : {len({nid2rfid[n] for n in nid2rfid})}")
print(f" Sample RFIDs (정규화) :", ", ".join(sorted({nid2rfid[n] for n in nid2rfid})[:20]))
print()
last_motor = 'F' if args.last.lower().startswith('f') else 'B'
tp_pref = tuple([rf.strip() for rf in args.tp_order.split(",") if rf.strip()])
last_motor = 'F' if str(args.last).lower().startswith('f') else 'B'
tp_pref = tuple([x.strip() for x in args.tp_order.split(",") if x.strip()])
rpath, annotated = plan_route_with_fb(nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid,
args.current, args.prev, last_motor, args.goal,
preferred_tp_rfids=tp_pref)
rpath, annotated = plan_route_with_fb(
nodes, adj, nid2rfid, rfid2nid,
args.current, args.prev, last_motor, args.goal,
preferred_tp_rfids=tp_pref
)
print("\n=== 결과 ===")
print("RFID Path :", "".join(rpath))