机器人系统测试

机器人测试为什么难写

机器人代码的测试和普通服务端不一样：节点之间通过话题、服务和参数通信，测试时需要一个活着的 ROS 上下文；传感器和执行器往往是真实硬件，不模拟就没法在 CI 里跑；感知流水线的输入没有天然的地面真值；规划器的输出要验证收敛性和碰撞约束，一旦失败很难归因。

它怎么工作

技能按照机器人测试金字塔组织能力。

• 单元测试：用 pytest 测 ROS2 节点，通过 fixture 管理 rclpy 上下文，每个测试拿到独立节点实例，用完后销毁节点。
• 集成测试：使用 launch_testing 启动多个节点，验证它们之间的协作行为。
• 硬件模拟：为传感器和执行器打桩，让 CI/CD 流水线脱离实体硬件运行。
• 仿真测试：构建基于仿真的测试套件，并用地面真值检验感知流水线。
• 规划器验证：验证轨迹规划器和控制器的输出行为。
• CI/CD：为机器人包搭建流水线。

关键步骤是：先初始化 ROS 上下文，注入合成传感器消息（例如 Image），调用被测逻辑，断言结果，最后清理节点。

适用边界

注意 fixture 的作用域。scope='module' 让上下文在整个模块只初始化一次，开销低，但节点必须在每个测试中重建，否则状态会在用例之间泄漏。合成测试数据要尽量贴近真实分布，否则断言会给出误导性的安全感。感知测试依赖可靠的地面真值，缺失时应当显式跳过而不是静默通过。