robot-testcase-generator

面向工业/协作机器人（六轴机械臂、SCARA、协作臂）领域的标准化测试用例生成技能。 当用户提到以下内容时触发：机器人测试、机械臂、协作机器人、运动控制、轨迹规划、伺服、 抓取/分拣、视觉引导、人机协作、急停/安全防护、机器人软件测试、机器人功能测试等需求的测试用例生成。 输入需求文档（Markdown/PDF/Word/Excel）或需求描述，输出按机器人模块分组的、 带优先级着色与模块分隔行的结构化 Excel 测试用例文件。 不适用于：车载/工业/视觉领域（请使用对应领域技能）、自动化测试脚本生成、测试执行。

机器人测试用例生成器（Robot Test Case Generator）

定位: 面向机器人领域，从需求输出标准化、可追溯、可直接导入用例管理平台的 Excel 测试用例。 独立性声明: 本技能为机器人领域专用，不引用其他领域技能；模块前缀、质量属性、设计方法均为机器人化定义。

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第一步：判断输入模式

在开始任何阶段之前，先判断输入规模：

输入	模式	执行策略
1 个文件 / 1 段需求描述	单文档模式	五阶段完整执行
2-3 个文件	小批量模式	逐个文档执行阶段二~三
> 3 个文件	批量模式	见下方批量模式说明

批量模式执行策略

text

输入：N个需求文档（N > 3）
         │
         ▼
阶段一：一次性扫全部文档 → 生成全局机器人模块图（含模块间数据流/指令依赖）
         │
         ▼
阶段二~三：逐个文档执行（每个文档重复以下循环）
  ┌──────────────────────────────────────┐
  │  文档i：阶段二（需求提取）           │
  │       → 阶段三（设计+生成用例）       │
  │       → 暂存本模块用例               │
  └──────────────────────────────────────┘
         │
         ▼
阶段四：合并全部文档结果 → Excel（按模块分组，分隔行）

关键约束（防止 token 稀释）：

• 每个文档独立执行阶段二~三，不允许同时处理多个文档
• 每个文档生成的用例数不得少于 min(10, 可测需求数*2)
• 全局模块图（阶段一输出）作为后续每个文档的共享上下文

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阶段一：机器人模块识别与分层

由 AI 执行，无需脚本。

1.1 模块识别

扫描文档，识别涉及的机器人功能模块。以子系统/功能粒度划分，参考下方前缀表命名，并在文档出现新模块时补充到模块图中。每个模块记录：

• 模块名称 — 如「运动控制」「感知」「任务调度」
• 核心功能 — 该模块承担的功能清单
• 关键参数/消息 — 运动参数、控制指令、总线报文
• 状态流转 — 初始化、待机、运行、急停、错误恢复
• 模块间交互 — 与其他模块的数据流/指令依赖

1.2 机器人模块前缀表（编号规则）

模块	前缀	示例
运动控制	MC	TC-MC-001
机械臂/关节	ARM	TC-ARM-001
感知（视觉引导/力觉）	PERC	TC-PERC-001
任务调度/编排	TASK	TC-TASK-001
通信/总线	COMM	TC-COMM-001
安全防护	SAFE	TC-SAFE-001
人机交互 HMI	HMI	TC-HMI-001
仿真系统	SIM	TC-SIM-001
上位机/管理平台	MGMT	TC-MGMT-001

新模块出现时，按 模块名英文缩写（≤4位大写字母） 规则自建前缀，保持全局唯一。

1.3 业务分层与最少用例数

层级	定义	测试深度
核心层	无此模块机器人不可用（运动控制、安全）	穷尽各种场景（≥7条）
重要层	影响任务完成/体验（感知、调度）	主流程+关键异常（≥5条）
辅助层	锦上添花（HMI 皮肤、日志美化）	仅主流程（≥3条）
基础层	通用能力（参数配置、固件升级）	基本功能验证（≥2条）

安全防护（急停/碰撞检测/限速）与运动控制一律按核心层处理，且必须包含故障注入与降级用例。

1.4 输出格式

json

{
  "模块": [{
    "名称": "运动控制", "层级": "核心层", "前缀": "MC",
    "核心功能": ["关节运动", "轨迹插补"],
    "关键参数/消息": ["目标位姿", "速度", "加速度", "关节指令"],
    "状态流转": ["初始化→待机→运行→急停→恢复"],
    "关联模块": ["感知", "安全防护", "任务调度"],
    "最少用例数": 8
  }]
}

批量模式下，所有文档的模块合并到一个 phase1_modules.json，标注 源文件 字段。

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阶段二：需求提取与分类

由 AI 执行。

2.1 需求提取

从文档中提取每条可验证的需求，不遗漏。机器人需求常以「功能需求」「性能需求」「安全需求」「接口需求」形式出现，分类标记。同时提取每条需求引用的国标/行标/企标（如 GB 11291.1、GB/T 36008、JB/T 系列、厂商企标编号），无引用时标注 [无标准引用]。

2.2 复杂度来源分类

复杂度来源	识别信号（机器人示例）
输入空间	目标位姿、速度/加速度范围、负载、输入参数边界
状态组合	初始化/待机/运行/急停/恢复/任务切换
条件逻辑	抓取判定、多传感器融合、工艺判断
流程步骤	启动流程、任务编排流程、标定流程
配置组合	机型/负载/末端/场景参数组合、控制柜配置

2.3 机器人质量属性标记

质量属性	触发条件（机器人示例）
功能	功能行为描述
运动控制	轨迹、精度、速度、加速度、重复定位
感知	视觉引导识别率、力觉精度、鲁棒性（光照/遮挡）
通信	总线报文、时序、丢包、断连重连
性能	节拍/循环时间、启动时间、吞吐
可靠性	长时间运行、异常恢复、掉电保护
安全性	急停、碰撞检测、限速、联锁、防护
兼容性	硬件型号、总线协议版本、SDK 版本
环境	高低温、湿度、振动、粉尘
标准合规	需求引用国标/行标/企标或认证要求（ISO/GB 对应）
易用性	示教器/HMI/交互：操作效率、误操作防护、可学习性

2.4 需求可测性检查

可测性状态	定义	处理方式
可测	输入输出明确，结果可验证	正常生成用例
不可测	描述模糊（如"运行流畅"）	标记不可测，不生成用例
需澄清	缺少关键细节	做合理假设，标注[假设]

2.5 输出格式

json

{
  "源文件": "01-机械臂需求.md",
  "需求": [{
    "编号": "REQ-ARM-001", "描述": "机械臂重复定位精度 ≤ ±0.05mm",
    "模块": "机械臂/关节", "复杂度来源": ["输入空间", "性能"],
    "质量属性": ["运动控制", "性能"], "引用标准": ["ISO 9283"], "可测性": "可测"
  }]
}

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2.6 需求完备性提示（隐含关注点）

需求未明示但按领域惯例隐含的关注点，默认覆盖或标注 [隐含项] 提示澄清，不得直接忽略：

需求类型	隐含关注点（需求未明示也须覆盖或澄清）
运动控制	奇异位形、关节软限位、指令冲突、掉电抱闸
安全功能	响应时间实测、恢复流程完整性、故障清除无残留
感知	感知失效降级、误检/漏检边界
精度	统计口径 N≥30、负载/速度固定、漂移监控
通信	断线检测时间、重连补偿、反复断连

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阶段三：测试设计 + 用例生成

3.0 四层深度硬约束模板

每个模块必须严格按以下四层模板生成用例，不允许跳过任何一层。这是硬约束，不是建议。

text

┌─ 第一层：主流程（至少 1 条 P0）───────────────┐
│  模块核心路径正向走通（如：上电→初始化→执行任务→完成） │
│  步骤数: 4-5 步                                 │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─ 第二层：业务分层（至少 2 条 P1）──────────────┐
│  ├─ UI/交互元素 + 逻辑（按钮、示教器界面、弹窗）  │
│  ├─ 参数/指令边界（0/空值/最小/最大/负值）        │
│  └─ 元素/参数组合（速度×负载、位姿×加速度）       │
│  步骤数: 3-4 步                                 │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─ 第三层：黑盒方法（至少 3 种不同方法）──────────┐
│  场景法 / 边界分析 / 等价类 / 判定表 / 状态迁移 /  │
│  故障注入 / 错误猜测（选3种以上，正反向都要）       │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─ 第四层：探索性（每模块至少 2 条 P3，──────────┐
│  占比为参考值（建议 10%~30%，不强制））                       │
│  极端数据 / 特殊操作 / 环境异常（通信中断、断电）/  │
│  数据一致性（显示 vs 实际执行）/ 隐式推测          │
│  步骤数: 3 步                                   │
└─────────────────────────────────────────────┘

3.1 每层完成检查

逐层检查，当前层不通过不进下一层：

层	完成标志	不通过怎么办
第一层	≥1 条 P0 主流程	写不出 → 需求理解不够 → 回头重读需求
第二层	≥2 条 P1（参数边界+组合）	写不出 → 漏了交互/参数细节 → 重扫模块要素
第三层	≥3 种不同方法	写不出 → 对照复杂度来源表重新分析
第四层	≥2 条探索性（占比参考 10%~30%）	写不出 → 错误猜测法想 2 个风险点

3.2 机器人设计方法选择矩阵

复杂度来源	推荐方法	覆盖目标
输入空间	边界分析 + 等价类划分	位姿/速度/负载边界、有效/无效值域
状态组合	状态迁移法	初始化/运行/急停/恢复/任务切换，含非法转换
条件逻辑	判定表法	避障/抓取/报警多条件组合
流程步骤	场景法	启动/任务编排/标定流程
运动/感知	场景法 + 边界分析	轨迹场景、光照/遮挡边界、精度边界
通信	故障注入 + 场景法	丢包/超时/断连重连/消息时序
配置组合	Pairwise（参数≥6时）	机型/负载/场景参数组合

3.3 方法数量约束

每个模块至少使用 3 种不同设计方法；单文档所有用例至少覆盖 4 种方法。安全与运动控制模块必须包含故障注入方法。

3.4 机器人异常场景分类

异常测试覆盖以下六类，每个模块至少覆盖输入+流程+环境三类（安全模块还须覆盖安全/状态异常）：

异常类别	说明	用例示例
输入异常	无效指令、越界参数、空值	目标位姿越界 → 拒绝并提示
流程异常	流程中断、回退、重复触发	任务执行中断 → 状态保持可恢复
环境异常	通信断连、断电、传感器失效、障碍物	急停按下 → 立即停机并抱闸
权限异常	未授权操作、越权访问	无权限用户下发运动指令 → 拒绝
数据异常	缺失标定、传感器漂移、工艺参数异常	标定文件缺失 → 禁止运行并提示
状态异常	非法状态转换、重复操作	运行中下发急停 → 进入急停状态

3.5 优先级分配

优先级	分配规则	占比参考
P0	核心层主流程 + 安全相关 + 阻塞性异常	10-20%
P1	核心层分支 + 重要层主流程 + 关键边界	30-40%
P2	核心层非关键 + 重要层异常 + 辅助层主流程	30-40%
P3	极端边界 + 低频场景 + 探索性测试	参考 10-30%

3.6 测试数据生成规则

按以下优先级生成具体值：

1. 边界值数据 — 速度 0/最大、负载 0/额定/1.2 倍、加速度边界、关节角极限
2. 有效等价类数据 — 典型任务参数（如速度 50%/80%、负载 5kg/10kg）
3. 无效等价类数据 — 每个违规类型各一条（越界位姿、负速度、超载）
4. 特殊值数据 — 空值、NaN、全 0、极端大数、重复指令

涉及真实设备参数时使用测试专用假值，标注 [测试数据] 前缀；轨迹点、位姿等给出具体数值。

3.7 用例字段结构与输出格式

固定规范以 references/format-spec.md 为准（生成时必读，不得偏离）。字段速览： 用例编号 / 业务域模块 / 优先级 / 测试维度 / 用例类型 / 设计方法 / 测试场景 / 测试点 / 操作步骤(3-5步) / 测试数据 / 前置条件 / 需求来源 / 控制参数 / 测试环境 / 测试级别。 输出 JSON 结构见 format-spec.md 第 3 节。

3.9 机器人领域设计模板（遇到对应功能直接套用）

模板 A：运动控制（运动类必套）

1. 主流程：上电初始化 → 下发 PTP/LIN 指令 → 到位 → 位置/轨迹校验
2. 精度验证：往返同一目标位姿 N 次（N≥30），统计最大偏差与标准差，与指标比对（如 ±0.05mm）
3. 边界：工作空间边界点、奇异位形附近、关节软限位（提前减速并报警）
4. 故障：运动中掉电 → 位置保持（抱闸）；指令冲突/超速 → 拒绝执行并提示

模板 B：安全功能（安全类必套）

1. 急停：运行中按急停 → 实测停机响应时间（如 100ms）、抱闸、位置保持、手动解除恢复
2. 碰撞检测：碰撞力超阈值（如 150N）→ 停机进入保护状态，人工复位后可恢复
3. 限速：安全区域/人员靠近 → 自动降速，离开后恢复
4. 联锁：安全围栏打开 → 禁止运动；防护罩未关 → 无法启动
5. 验证项：响应时间实测、恢复流程完整性、故障清除后无残留状态

模板 C：感知鲁棒性（感知类必套）

1. 识别率验收：正样本 N 张 + 负样本 M 张，统计识别率/误识别率，与指标比对
2. 干扰矩阵：光照（±30%）× 遮挡 × 模糊 × 旋转 × 噪声，逐格验证准确率不跌破阈值
3. 传感器失效：视觉/雷达数据异常 → 降级行为（减速、停止、提示），无错误动作

3.10 模块-维度覆盖矩阵（深化约束）

设计完成后，每个模块对照矩阵自查：核心层模块至少覆盖 7 个测试维度，重要层至少 5 个（功能/运动控制/感知/通信/性能/可靠性/安全性/兼容性/环境）。在输出 Excel 时按「模块 × 测试维度」核对覆盖，缺项补用例。

3.11 机器人专项测试（区别于常规功能/异常/边界测试）

需求或模块涉及以下专项时，按专项测试生成用例（同样遵循四层深度硬约束；前置条件必须标注专项设备/环境，如激光跟踪仪、老化台架、环境箱）：

专项测试	触发条件	用例要点
运动精度专项	涉及精度指标（ISO 9283）	重复定位/路径/轨迹精度，激光跟踪仪实测 N≥30
安全专项	涉及安全功能（ISO 10218 / ISO/TS 15066）	急停类别 0/1/2、碰撞检测、力/速度限制、SRCS、安全区域
可靠性/老化	长时间运行/量产验证	24h/7×24 连续运行、疲劳、热漂移、关节磨损
EMC/环境	涉及 EMC/IP/温湿度	抗扰、发射、高低温、振动、粉尘防护
感知评测	识别/定位类功能	数据集评测、对抗样本、传感器融合失效降级
多机协作	多机器人/多设备	调度避碰、任务分配、通信同步
人机交互	协作机器人	示教易用性、语音/手势交互、意图理解
网络安全	远程控制/通信	总线通信加密、远程运维安全、固件安全

专项用例的「测试环境」列必须写明专项设备（激光跟踪仪/老化台架/环境箱/暗室），不可写通用样机。

3.12 标准合规要求（国标/行标/企标）

标准是验收依据，不是背景知识。 机器人领域强安全监管，按以下规则生成合规用例：

1. 标准识别：阶段二已提取每条需求的 引用标准；需求未注明时，按知识库「安全标准与规范体系」用领域默认标准兜底
2. 标准优先级：强制国标（GB）> 推荐国标（GB/T）> 行标（JB/T 等）> 企标（厂商/集成商规范）；企标严于国标时以企标为验收线，冲突取更严值；安全类按 GB/ISO 底线执行
3. 合规用例生成：标准条款 → 验证方法 → 判定准则，逐条成例：
   • 安全类：按 ISO 10218 / GB 11291 的安全要求验证急停、限速、碰撞检测与响应时间
   • 精度类：按 ISO 9283 的测量方法与限值写精度验收用例
   • 环境类：按 GB/T 环境试验条件写前置条件与参数
4. 判定准则：用例「预期」必须引用标准限值（如 ISO 9283 重复定位精度 ≤ ±0.05mm、GB 5226.1 急停类别）
5. 标准版本：注明标准号+年份（如 GB 11291.1-2011）
6. 合规用例的「测试维度」标为「标准合规」，需求来源列同时关联需求编号与标准号
7. 试验项级门禁（硬性）：标准覆盖率按「试验项」统计而非需求统计——引用标准的需求，对照 references/domain-knowledge.md「标准-试验项矩阵」逐项勾选试验项，每项至少 1 条合规用例（如 GB/T 12642 的位姿/轨迹 14 项、GB 11291.1 的急停/限位/联锁、GB/T 36008 的碰撞力/力速度限制）；覆盖统计 sheet 输出「标准 × 试验项 × 用例数」矩阵，试验项覆盖率 100% 为硬性验收线，缺项直接补用例

3.13 测试级别分配与回归指引

测试级别（执行层级）：每条用例的「测试级别」列按以下规则分配：

测试级别	定义	用例倾向
单元级	单模块/单节点逻辑	逻辑边界、异常
集成级	模块间交互、消息通信、接口	通信、时序、互操作
系统级	端到端任务、多模块联动	主流程、组合场景
验收级	指标验收、标准合规、专项	精度、安全、老化、合规

执行层级映射：

执行层级	适用场景	用例倾向
仿真（离线编程/物理仿真）	模型在环	逻辑、边界、算法
半实物	控制器+仿真环境	控制、通信、故障注入
实物	样机	精度、安全、可靠性

冒烟/回归快速用例优先落在仿真层级；精度/安全/老化类落在实物层级，报告中注明实际执行层级。

级别覆盖要求（硬性）：

1. 每个模块用例至少覆盖 2 个测试级别（单元/集成/系统/验收）
2. 整份交付物必须出现全部 4 个测试级别（单元/集成/系统/验收 各 ≥1 条）
3. 执行层级与级别对应：逻辑/算法类用单元级（MIL/SIL），通信/安全用 HIL，端到端用系统级（台架），合规/精度用验收级（实物/专项设备）

回归用例要求（硬性）：

• 每个模块至少 1 条「用例类型 = 回归」的用例（P1/P2 为主），需求来源列关联原需求，作为回归集复用基础

回归测试指引（阶段五配套）：

1. 变更驱动筛选：按「模块 + 需求来源」过滤受影响用例作为回归集
2. 冒烟集：每个核心层模块的 P0 主流程用例作为变更后快速验证集
3. 回归复用：用例类型=回归 的用例优先复用；探索性用例不纳入常规回归
4. 层级匹配：回归环境优先与产线一致（实物），成本不允许时用高保真仿真替代并在报告注明

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阶段四：Excel 输出

输出规范以 references/format-spec.md 第 4 节为准（生成时必读）。要点：双 sheet（用例 15 列 + 覆盖统计）、优先级着色（P0红/P1橙/P2绿/P3灰）、模块分隔行 【模块名称】、操作步骤 chr(10) 换行。

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阶段五：交付前最终检查

阻断语义（硬性）：以下检查任一项不通过 → 返回对应阶段修正，未全部通过不得交付；检查是生成时的门禁，不是事后说明。

高频遗漏核对（生成时逐项核对，勿跳过）：

• 引用标准的需求已对照「标准-试验项矩阵」枚举全部试验项（缺项即补合规用例）
• 每个模块「用例类型 = 回归」≥ 1 条（3.13 回归集基础）
• 交付物覆盖全部 4 个测试级别（单元/集成/系统/验收 各 ≥1）
• 每个模块设计方法 ≥ 3 种（3.3，可脚本统计）
• 核心层维度 ≥ 7、重要层 ≥ 5（3.10）
• 每个模块异常场景 ≥ 3 类（3.4）

常规检查清单：

• 每个模块最外层结构 ≥ 设计方法 3 种
• 每个模块覆盖异常场景 ≥ 3 类（安全/运动控制模块含故障注入）
• 每条用例操作步骤 3-5 步
• 测试数据提供具体值（位姿/速度/负载/控制指令）
• 每条用例可追溯到需求（需求来源列非空）
• 运动/精度类用例填写「控制参数」列
• 无跨领域内容混入（本技能只出机器人用例）
• 引用标准的需求均有合规用例（标准覆盖率 100%，判定引用标准限值）
• 回归集可用：核心层模块均有 P0 冒烟集，变更可按模块+需求来源筛选回归用例

单文档模式最少用例数参考

模块层级	最少用例数	覆盖内容
核心层	7	P0(1主流程) + P1(2分层) + P2(2黑盒) + P3(2探索)
重要层	5	P1(1主流程) + P2(2分支) + P3(2异常)
辅助层	3	P2(1主流程) + P3(2基本异常)
基础层	2	P2(1正向) + P3(1反向)

该数字是底线不是上限；安全与运动控制模块不受此限，按核心层从高处理。

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引用文件一览

文件	内容	何时阅读
references/domain-knowledge.md	机器人领域知识库（系统构成/运动/感知/安全标准/工具/风险点/前置条件模板）	每次生成前通读，重点看「测试类型」「风险点」「前置条件模板」
references/format-spec.md	用例字段结构与 Excel 输出规范（固定格式）	生成用例与输出 Excel 时必读
examples/	真实案例：requirements.md（需求输入）+ testcases.xlsx（输出 Excel）	演示/验收参考，不影响生成

核心约束已内联到本文件。本技能不依赖其他领域技能文件。