机器人设计Patterns

解决哪些架构难题

机器人软件不是把感知、规划和控制拼在一起就能跑通的。实际项目里常见三类问题：

• 层级职责混乱：应用层直接下发硬件指令，导致紧急停止和看门狗难以穿透全链路。
• 决策逻辑膨胀：状态机在复杂行为下状态数爆炸，调试成本陡增。
• 仿真与真机迁移困难：没有统一的 HAL，仿真环境与真实驱动割裂。

技能提供的核心模式

该技能以分层架构为基座，给出可复用的设计规则：信息向上流动，决策向下流动。在此之上覆盖三类关键能力：

• 行为树（BT）：作为决策的推荐默认方案，提供 Sequence、Fallback 等节点语义，使复杂逻辑模块化、可复用，降低调试难度。
• 感知 → 规划 → 控制管线：明确各层边界，避免控制层与硬件直接耦合，为仿真迁移和实时性权衡提供清晰接口。
• 安全系统与看门狗：在架构中预留安全中断和超时监控点，保证异常状态能被检测并降级。

此外，技能还覆盖硬件抽象层设计、多机器人/车队架构，以及实时与非实时任务的取舍原则。

适用边界与注意事项

• 模式是架构指南而非完整实现，落地时仍需根据硬件和实时操作系统进行裁剪。
• 行为树虽通用，但极简任务用 FSM 可能更轻量；避免过度设计。
• 安全逻辑不能只依赖软件看门狗，硬件级急停回路仍需独立配置。