# FOCUS ONE｜机械与 AI 技术蓝图

版本：V1.0  
日期：2026 年 8 月  
用途：工程拆解、教授沟通、研发报价与专利交底前准备

## 1. 系统总体结构

FOCUS ONE 采用“移动底盘 + 感知头部 + 学习扫描臂 + 空气/香氛舱 + 边缘计算”的模块化结构。设计基线参考室内移动服务机器人，但按照儿童家庭、书房、纸张和教育数据场景重新定义安全与交互。

## 2. 机械模块

### 2.1 概念包络

- 直径：约 420 mm；
- 高度：约 1,050 mm；
- 质量目标：18–24 kg，需通过重心和侧向倾覆测试冻结；
- 室内设计速度：≤0.6 m/s；
- 续航假设：8–10 小时，自动回充；
- 最小通道目标：≥650 mm；
- 门槛通过目标：10–15 mm，具体以轮径与减震验证。

以上均为概念参数，不是量产规格。

### 2.2 底盘

- 双主动轮差速驱动 + 随动轮；
- 低重心电池、电机电流/温度监控；
- 360°触碰保险杠、物理急停、抱闸/驻车；
- 激光雷达负责二维地图与静态障碍；
- 深度/超声负责低矮/透明/近场物体补盲；
- 毫米波提供存在、速度与姿态信息，不替代导航地图；
- 自动回充，充电区设儿童不可触达电气防护。

### 2.3 头部与交互

- 10–12.9 英寸屏幕，俯仰角适配坐姿/站姿；
- 4–6 麦克风阵列，硬件静音开关与可见灯；
- 双扬声器，音量/夜间上限；
- 60 GHz 毫米波雷达；
- 可选 RGB-D 摄像头，物理遮挡片、工作灯、端侧物品模式；
- 文档相机，支持 A4/书页扫描与几何校正。

### 2.4 扫描与自动翻页

候选路线 A：柔性滚轮分离页边；路线 B：低负压吸附页角。共同安全要求：

- 扭矩/电流限制；
- 接触与纸张边缘检测；
- 双页/空页识别；
- 异常立即释放；
- 高价值、破损、过薄、塑封或古籍材料列入禁用清单；
- 5,000 次工程样机循环，量产前提高到 20,000 次；
- 夹手探棒、儿童手指模型和异物测试。

### 2.5 空气与香氛

- H13 HEPA、活性炭、可清洁前置滤网；
- 温湿度、CO₂、PM₂.₅、VOC 传感；
- 不采用臭氧发生器或可产臭氧电离模块；
- 不配置主动富氧；
- 四舱密封精油盒，儿童锁、液位/开盖检测、脉冲剂量上限；
- 香氛与通风联锁，学校默认关闭；
- 滤芯/香氛与电气区物理隔离，防漏液路径不可经过电池和主板。

### 2.6 未来整理机械臂

不进入 MVP。进入条件：

- 基础移动、扫描和空气模块已稳定；
- 限定轻量物体、固定收纳盒和软夹爪；
- 完成倾覆、夹伤、误抓、宠物/儿童插手和紧急释放；
- 独立风险评估与保险；
- 通过家庭共创证明价值高于成本和噪声。

## 3. 电子与计算架构

- 安全 MCU：急停、保险杠、电机、充电、风机/香氛剂量；
- 边缘计算主机：SLAM、雷达分类、视觉/OCR、语音和本地模型；
- 设备总线：CAN-FD / Ethernet / USB（最终选型按 EMC 与维护）；
- 可信执行：签名固件、安全启动、设备身份和最小权限；
- 断网模式：导航、急停、空气、本地扫描和基础提醒可用；
- 云端只承担经授权的模型/内容任务，失败可降级。

## 4. AI 六层逻辑

### 4.1 感知层

雷达、环境、地图、标签、相机与文档扫描输出带时间、来源、置信度和保留策略的事件。

### 4.2 世界模型

维护房间地图、学生授权状态、物品最后位置、设备能力、学习任务和数据来源，不存储“懒惰、听话”等人格标签。

### 4.3 确定性策略门

大模型所有物理动作建议都要转换为结构化指令，检查：设备是否在线、是否有人、剂量/速度/温度上限、禁行区、置信度、授权和撤销条件。未通过则拒绝。

### 4.4 学习导师

- 对话讲解：引用教材/资料来源；
- 英语口语：发音、节奏与可理解度分开反馈；
- 互动讲读：预测、提问、复述、词汇回收；
- 错题生成：同知识点、不同表述，给出答案与检验步骤；
- 低置信内容：不自动入库，进入学生/教师复核。

### 4.5 记忆层

- 会话记忆：短时任务，按会话过期；
- 学习图谱：经确认题目、知识点、错因、复习记录；
- 授权摘要：家庭/学校批准后同步；
- 声音/影像/原始雷达：默认不进入长期记忆或训练。

### 4.6 审计层

显示每次提醒的触发事件、置信度、策略版本、使用数据与撤销方式。关键动作保留不可篡改日志；学生可请求删除学习记忆，学校离场完成设备和服务端清理。

## 5. 三个示例状态机

### 环境状态机

学习时段 + 有人 + CO₂ 持续上升 → 检查新风/开窗能力 → 请求或执行低档联动 → 10 分钟后复核趋势 → 无效则提示人工通风。HEPA 不能降低 CO₂，不得伪装为替代方案。

### 情绪支持状态机

学生主动表示烦躁 → 降低任务/声音 → 提供最多三个选项 → 学生选择/跳过 → 记录主观反馈。不得用面孔、声纹或生理数据推断学校中的情绪。

### 作业状态机

扫描 → 几何/清晰度质检 → OCR 与版面结构 → 答案/步骤识别 → 低置信高亮 → 学生/教师确认 → 错因与知识点 → 次日练习 → 再犯率复核。

## 6. 工程验证矩阵

| 子系统 | 关键指标 | 必测失败模式 |
|---|---|---|
| 导航 | 任务成功率、最小距离、碰撞/急停 | 儿童突然出现、宠物、透明物、楼梯、门槛 |
| 雷达 | 分场景混淆矩阵、置信度校准 | 被子、多人、静止、躺卧、遮挡 |
| 空气 | 传感漂移、CADR、噪声、联动效果 | 无新风、滤芯堵塞、VOC 交叉敏感 |
| 香氛 | 剂量、漏液、残留、交叉污染 | 开盖、倾倒、儿童误触、过敏反馈 |
| 翻页 | 成功率、双页率、损伤率 | 薄页、卷边、塑封、异物、手指 |
| OCR | 字符/题块/步骤准确率、低置信召回 | 手写、公式、阴影、页弯、红笔批注 |
| 语音 | 儿童语音识别、延迟、噪声鲁棒性 | 口音、多人、电视声、低龄声音 |
| 数据 | 删除、离线、权限、日志完整性 | 断网、越权、误同步、账号迁移 |

## 7. 标准与合规起点

- ISO 13482:2014：个人照护/移动服务机器人安全基线参考；标准正处于修订流程，量产前核验最新版本；
- CISPR/IEC 适用的机器人、信息技术设备、家电 EMC 路线需由实验室按最终产品定义判定；
- 电池、无线、充电、电气、材料、风机和儿童可触达部件需建立完整认证矩阵；
- 欧洲教育场景不得把基于生物特征的情绪识别作为功能；
- 中国与香港的儿童数据、声音权利、研究伦理和学校采购要求由合规顾问按实际部署评估。

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