Safe-ROS：面向安全关键领域的自主机器人架构

在安全关键领域部署自主机器人需要确保其操作有效性和安全合规。本文贡献了Safe-ROS架构，用于开发这些领域中可靠且可验证的自主机器人。该架构包含两个独立子系统：（1）负责正常/常规操作的智能控制系统，以及（2）由安全仪器功能（SIFs）组成的安全系统，提供形式化可验证的独立监督。我们在AgileX Scout Mini机器人上演示了Safe-ROS，使其在核环境中执行自主巡检。选取一个安全要求并实现为SIF。为支持验证，我们将SIF实现为一个认知代理，编程为在检测到机器人靠近障碍物时停止机器人。我们验证了该代理是否满足安全要求，并将其集成到自主巡检中。该集成也得到验证，完整部署在Gazebo仿真和实验室测试中均得到验证。我们在英国核部门的背景下评估了该架构，其中安全和法规是部署的关键方面。成功标准包括从安全要求中开发形式化属性、实现和验证SIF，以及将SIF集成到操作性机器人自主系统中。我们的结果表明，Safe-ROS架构能够在安全关键领域部署自主机器人时提供可验证的安全监督，为可扩展至其他要求和各种应用提供了稳健框架。