全局安全约束¶

硬性边界

本页定义整个系统的安全红线。所有模块开发、参数调整均不得违反以下约束。如需修改约束值，须经全组讨论并在此更新，不得单方面在代码中修改。

一、运动安全¶

工作空间限制¶

机械臂末端位姿须始终在以下范围内，由 safety_manager.py 在每条指令下发前检查：

WORKSPACE_LIMITS = {
    "x_mm":  (-400,  400),   # 相对机械臂基座
    "y_mm":  (-400,  400),
    "z_mm":  (  50,  600),   # 最低 50mm，防止撞击托盘桌面
    "rx_deg": (-90,   90),
    "ry_deg": (-90,   90),
    "rz_deg": (-180, 180),
}

速度与力限制¶

参数	实验室模式	医院现场模式	说明
最大速度	80%	40%	手术室人员密度高
夹持力上限	8 N	6 N	防止损坏器械
力控阈值（急停）	15 N	10 N	接触意外阻力时立即停止
加速度上限	50%	30%	降低惯性冲击

Warning

医院现场模式的参数不得通过代码直接修改，须通过 GUI 配置界面调整并写入配置文件（现场测试问题 #2）。

二、急停机制¶

触发条件¶

以下任一条件触发立即急停，状态机跳转至 Emergency：

关节力矩超出阈值（见上表）
末端位置偏离规划路径 > 20mm
路径安全校验失败（validate_path() 返回 False）
硬件急停按钮按下
软件急停指令（通过 GUI 或脚踏板）

响应时间要求¶

$$T_{stop} \leq 80\text{ ms}$$

此为硬性指标，须在 Isaac Sim 和真机上均通过测试方可进入医院部署。

恢复流程¶

Emergency
   │
   ▼
人工确认安全（护士/操作员）
   │
   ▼
手动复位（GUI 按钮）
   │
   ▼
Idle（待机）

急停后不允许自动恢复，必须经人工确认。

三、执行前安全校验¶

每条 ActionSequence 下发前，safety_manager.py 须执行以下检查序列（现场测试问题 #8）：

def validate_path(sequence: ActionSequence, current_pose: np.ndarray) -> tuple[bool, str]:
    """
    返回 (True, "") 才允许执行；返回 (False, reason) 则拒绝并记录原因。
    """
    for step in sequence.steps:
        # 1. 工作空间检查
        if not in_workspace(step.target_pose):
            return False, f"目标位姿超出工作空间: {step.target_pose}"
        # 2. 奇异点检查
        if near_singularity(step.target_pose):
            return False, f"目标位姿接近奇异点"
        # 3. 碰撞预检（简化包围盒）
        if collision_predicted(current_pose, step.target_pose):
            return False, f"路径碰撞预警"
        # 4. 速度合规检查
        if step.speed > SPEED_LIMIT[SCENE_MODE]:
            return False, f"速度 {step.speed} 超出当前模式上限"
    return True, ""

四、交叉验证约束¶

见模块接口定义 — 跨模块验证机制。

置信度阈值：

模块	阈值	低于阈值时行为
NLP 器械识别	0.85	状态机停留在 Parse，请求护士确认
视觉夹取点	0.70	同上
二维码验证（规划中）	强匹配	不一致时拒绝执行

五、禁止行为清单¶

以下行为在任何代码路径中均被禁止：

绕过 safety_manager.py 直接调用 Dobot SDK 的运动接口
在 Emergency 状态下自动恢复运动
在置信度不足时跳过交叉验证强制执行
修改医院现场模式的速度/力限制而不更新本文档
未经 validate_path() 直接下发 VLA 输出的动作序列