数据记录与回放：机器人“黑匣子”的设计——日志格式、掉电保护、多时钟对齐与离线调参

本文是专栏《机器人人机交互与控制实践》第 10 篇。上一篇说“界面的曲线不是记录”，这一篇专门讨论记录：怎样把机器人的运行历史完整、可靠、时间准确地保存下来，以及怎样利用它回放和调参。现场出了问题，最常听到的一句话是“复现不了”。机器人突然抖了一下、某次停车距离特别长、电机电流莫名其妙地冲高，事后回到实验室，怎么也复现不出来。这时候唯一的证人就是日志。但很多项目的日志是这样的：一个 CSV 文件，控制循环里每拍print一行；上位机崩溃或者机器人断电之后，最后几十秒的数据不见了；不同设备的时间戳对不上，事件的先后顺序都说不清；想用记录的数据调参数，却发现调出来的参数一上机器人就不对。一个好的“黑匣子”要满足四个要求：完整（该记的都记了）、可靠（崩溃和掉电之后数据还在、还能读）、时间准确（多个来源的数据能对齐到同一条时间轴上）、可回放（能快速定位到任意时刻，并且用于离线分析）。本文逐一讨论，所有结论都配有可运行的代码和实测数据。一个贯穿全文的观点是：日志文件就是一个写到磁盘上的通信协议。第 4、5 篇关于帧定界、校验、重同步的所有讨论，在这里几乎可以原样复用。1. 记什么1.1 原则：记录决策逻辑的所有输入和输出判断“该记什么”，有一个简单的原则：凡是进入或离开决策逻辑的数据，都要记