第三章 功能验证流程：操作步骤、通过/失败判据、异常处理与重测机制

3.1 适用场景

功能验证是机器人原型从硬件组装过渡到系统集成的关键入口，适用于以下具体场景：

• 单板/模块级功能检查：确认电机驱动、传感器采集、通信接口、电源管理等子模块能够按照设计规格启动并输出预期信号。
• 关键路径功能确认：验证机器人执行“激活→感知→决策→运动”最小闭环链路的完整性，排除基础逻辑错误。
• 回归功能验证：在硬件改版、固件更新或结构修复后，确认原有核心功能未出现劣化或失效。
• 竞品对标基准测试：在与竞品对比时，相同功能模块需在受控环境下执行一致的验证步骤以保证数据可比性。

3.2 前置条件

3.3 操作步骤

功能验证流程遵循“准备→执行→判读→记录”的闭环，共分为6个标准步骤：

1. 上电自检 (PST)：接通电源，观察主控指示灯是否按预定时序亮起，倾听是否有异常异响；记录启动耗时。
   输出：PST日志。
2. 通信链路确认：通过上位机发送版本查询命令，确认CAN/串口/以太网至少一条链路能够正常收发；记录往返延迟。
   输出：通信测试记录。
3. 传感器原始数据读取：逐一读取IMU、编码器、激光雷达等传感器的原始数值，判定是否在合理量程范围内且噪声水平达标。
   输出：传感器状态表。
4. 执行器空载动作：在安全限位内，依次驱动每个电机/舵机正反转各3次，观察响应速度与角度精度；记录异常抖动或堵转。
   输出：执行器空载测试表。
5. 最小功能闭环验证：启动标定好的自主循迹或定点导航任务（简化版），记录任务完成率与耗时。
   输出：任务验证报告。
6. 断电与整理：按规程下电，整理测试线缆，保存当日所有原始数据至项目共享目录。
   输出：归档数据包。

3.4 通过/失败判据

每个步骤均需对照明确的定量判据进行二值判定。全部判据通过视为该轮验证通过；任一项未通过则归入异常处理流程。

3.5 输入/输出物

3.6 责任边界

• 硬件工程师：提供稳定供电与正确接线，协助解决执行器堵转或传感器物理损坏问题。
• 嵌入式软件工程师：提供正确版本的固件，修复通信或数据处理逻辑问题。
• 测试工程师（操作员）：执行标准步骤，填写检查表，判定通过/失败，登记异常并隔离故障件。
• 项目质量负责人：审核异常登记表，决策是否触发重测或升级为设计变更。

3.7 记录材料

以下为功能验证检查表的推荐模板，每轮测试独立一页：

3.8 异常处理与重测机制

当测试中出现判定为“失败”的步骤时，立即启用异常处理流程，禁止继续执行后续高风险的闭环验证：

1. 立即隔离：将故障原型置于“故障待检区”，连接安全电阻负载（如适用），并在原型醒目位置粘贴红色“禁止通电”标签。
   注意：切勿在未隔离故障的情况下执行重复测试。
2. 根因定位：硬件工程师与嵌入式软件工程师协同，依据异常登记表与log数据，在2小时内完成初步根因分析。常见原因包括：供电不足、接线松动、管脚配置错误、固件逻辑缺陷。
3. 修复验证：修复后，操作员必须从失败步骤的前一步开始重测。例如，若电机空载失败，则修复后重新执行“传感器原始数据读取”步骤，确认数据正常后再进行电机测试。
   重测机制：若连续2轮在同一项上失败，需升级为设计评审，不可继续反复测试。
4. 记录闭环：在异常登记表中记录根因、修复措施、重测结果与工程师签字，形成完整的可追溯记录。

3.9 验收标准

本轮功能验证的验收条件（全部满足时，本阶段测试关闭）：

• 所有6个步骤均获得“通过”判定。
• 异常登记表中无未关闭的故障项（所有已修复项均附有重测通过记录）。
• 功能验证报告已归档，包含全部原始测试数据与操作员签名。
• 项目质量负责人已在验收栏签字。

3.10 功能验证流程总览

以下SVG图展示了从准备到验收的完整逻辑流，各阶段之间的关系与异常路径一目了然：