# RheoBench（原名 PhaseLatch）能力定义与评测协议

> 当前规划入口（2026-10-13）：[项目规划](21_project_plan.md)。本文保留原始调研/设计与技术依据；旧“首轮”范围、优先级及状态不代表最新计划，发生冲突时以当前规划及具名验收记录为准。

**测量对象是跨越物理转变的闭环能力。** 在有限传感、计算、速度、加速度和作用力条件下，策略需要辨识当前受力关系，预测连接或材料状态改变后的后果，选择接触与支撑，再更新控制，完成任务且保护指定资源。

## 状态和不可逆性的定义

使用混合状态模型：连续状态 x 包括位置、速度、弹性形变和执行器状态；离散状态 z 包括连接存活、片段连通性、污染质量记录或材料失效标记。转变满足几何或力学门条件后，z 改变，随后连续动力学必须使用新状态。

\[
\dot x=f_z(x,u),\qquad z^+=\Gamma(z,x,u),\qquad b_i(t^+)\le b_i(t)
\]

最后一个条件用于可断连接的存活量 b。回到原姿态不能重新接通它。正式执行中只能通过物理动作影响事件，不能直接写 b、接触力、物体姿态或损伤账本。重置与快照恢复属于可信评测器权限。

分开两种变化：**任务要求的转变**是必须切断的包装带、分离槽、牺牲支撑；**额外损失**是保护区撕裂、邻接连接断开、精密件撞伤、样品不可恢复污染。正常开门或拔销通常可逆，若采用它们，必须说明它们是模拟释放机制，真正的不可逆后果来自后续损伤；不能把任何 latch 都叫材料不可逆。

污染只有在给定资源、时间、样品保留量与工具下无可行恢复才算任务不可逆。物体摔落若还完整且可捡起，只是操作偏差；超过规定冲击导致连接断裂才是本基准的永久损失。

## 能力拆分与可验证指标

| 能力 | 要回答的问题 | 诊断方法 |
|---|---|---|
| 受力结构理解 | 哪个连接承重，哪里能安全接触 | 可见连接图、换支撑位置、正确部件提示的消融 |
| 主动辨识 | 质量、重心、预载荷能否通过安全试探估计 | 外观相似实例；提供或移除探测历史；全参数 oracle 对照 |
| 后果预测 | 断开之后会转、落、回弹还是继续受拉 | 同几何不同可辨识载荷；比较预测与真实转变后运动 |
| 接触选择 | 托住、跟随制动、送松弛量还是插入隔离 | 动作速度相同的接触模式对照；接触点提示消融 |
| 事件识别与控制切换 | 是否停止旧进给并建立正确新控制 | 新观测、队列取消与有效物理变化的独立时间戳 |
| 完成与资源保护 | 安全处理后是否继续完成目标 | 联合成功率、永久损失、稳定持有与完整交付 |

这些能力不一定全部由大模型承担。测试模型加控制器的整个系统，并公开边界：如果力下降检测和刹车由 500 Hz 的规则模块完成，模型成绩不能解释成“VLA 每次都实时理解了断裂”。

## 两个主轨道与一个辅助诊断

**完整任务轨道**允许探测、提前支撑、低速动作、使用可用机械限位或急停。时间预算由参考完成时间和应用需求标定，不能只为阻止慢策略而任意缩短。如果安全预防使事件后反应不再必要，这正是有效结果，应单列预防收益。

**事件恢复轨道**从正常操作和合理扰动产生的可达快照开始，机器人、工具、装置及动作队列状态都被固定。外生任务已开始滑动或卡滞；主动任务处于临近断开的加载阶段，但不让评测器替模型无条件完成所有准备。完整与恢复成绩分别报告，不混成一个 SR。

**可选编程策略轨道**借鉴 [EmbodiedSWE](https://arxiv.org/html/2609.27308v1)：开发时允许仿真试验与编写控制程序，测试时冻结代码，使用未见结构和种子。开发成本与在线单次执行成绩分开。不能让每个测试实例先试断几次再提交最佳动作。

## 时刻定义不能一刀切

对外生险情，沿规定扰动和明确的参考继续策略定义 t_obs、t_damage。t_obs 必须来自允许传感器的可检测线索；它不是评测器知道扰动参数的时刻。相机可见前兆与腕部力觉可见前兆分别标定。

t_last 是相同机器人能力下可成功的最晚启动时刻。在简单模型中可计算；复杂模型只报告找到成功策略的最晚实测启动时刻 t_verified。后者证明可救的下界，**不能证明其后没有更好策略**。某些动态窗口并不单调，需报告可救区间或延迟成功曲线，不能强行二分成唯一边界。

\[
W=t_{\mathrm{last}}-t_{\mathrm{obs}}
\]

这才是有效反应预算。损伤尚未发生不代表机器人还有足够刹车或到达距离。

主动断开任务另记 t_e，即指定连接失效或释放时刻。t_e 可由策略选择，不能把“事件后反应越短越好”强加给事先已接管的策略；预先完成控制更新时反应延迟可不适用。需要检查转变前准备质量，以及转变后实际残余运动，而不是要求每次事件都出现一次命令跳变。

## 三种时钟和动作队列

1. 物理时钟：动力学、能量释放、连接失效和接触每个子步推进。
2. 传感时钟：相机、关节与腕部力觉按各自频率采样，带采集时间戳和输送延迟。
3. 策略与执行时钟：观测进入策略、计算完成、动作可用、队列替换、执行器产生有效变化分别记录。

模拟延迟轨道可先离线得到策略输出，再按规定的模拟时间调度；只要延迟期间严格执行旧队列或规定保持控制，其动力学效果可以复现，宿主程序暂时暂停本身不构成作弊。这与 [ReflexBench 的延迟建模](https://arxiv.org/html/2608.14379v1) 相容。真实端到端轨道则在固定硬件上记录实际观测到有效动作总延迟；物理时间映射规则必须公开，不能将慢仿真自动折算成免费思考时间。

区分动作预测长度 H_pred 与真正不可取消的执行前缀 H_lock。长 chunk 若可以频繁更新和取消，不一定反应慢。取消权由同一接口提供，旧动作取消也有延迟；两个候选策略不得分别获得立即刹车和不可取消队列的接口。

冻结默认执行器能力，包括速度、加速度、力矩、末端控制器增益和保护回路。新增自适应阻抗接口时另开赛道。检查 queue empty 的含义：保持高刚度位置目标可能继续施力，并不等于零力或自由停机。

## 观测赛道

| 赛道 | 提供内容 | 成绩解释 |
|---|---|---|
| 视觉与本体主赛道 | 多视角 RGB、机器人状态、指令、时间戳 | 只保留足够可见且留有执行窗口的实例 |
| 力觉主赛道 | 上述观测加腕部力矩或经明确标定的执行器反馈 | 更适合隐藏预载荷、卡滞与突破诊断 |
| 全状态诊断 | 真实物体状态、材料参数和连接状态 | 用于可行参考与归因，不进入受限观测排行 |

不要给视觉模型几十毫秒内必须响应、但相机 30 Hz 加传输延迟已耗尽的实例，再将失败称为推理不足。被隐藏的参数要有安全探测、可见形变、已知范围或历史线索；完全同观测而正确动作互斥的实例会产生不可消除的 Bayes 误差，应单列部分可观测性结果。

## 主要评分

主指标保持直接可比较：**按时完成指定转变和最终目标，且保护对象没有额外不可逆损失的成功率**。同时报告普通任务 SR、额外损伤率、连续损伤严重度和未完成率。只停住通常不成功；允许且及时的预防成功不扣分。

次指标包括延迟与联合成功率曲线、保护区额外断裂数、突破后最大位移、载荷最大坠落与姿态偏差、保护件损伤能量、无险情误干预，以及完成耗时。事件后残余正功可按指定机械端口计算：

\[
E_{\mathrm{post}}^+=\int_{t_e}^{t_e+\Delta}\max(0,F_{\mathrm{port}}^\top v_{\mathrm{port}})dt
\]

它只能作为任务诊断：制动时负功可能有益，托住载荷仍需持续作用力，动作向量的距离不能直接替代物理损失。附件中的 \(\int\|a-a^*\|dt\) 需要非唯一最优动作和量纲定义，暂不作为跨任务主指标。

“有效反应延迟”按任务事件后第一段持续有效卸载、减速或支撑变化定义，阈值与持续时间预注册；未反应样本记删失或失败，不能删除后求均值。策略切换命令的时刻与物理改善的时刻都记录，避免“命令改了但执行器来不及”被误判为成功反应。

## 配对诊断与统计

用同场景、同扰动的冻结快照比较无转变、可逆释放和不可逆失效条件，匹配转变前观测与动力学。转变后差别由设计决定，不能要求全部轨迹也相同。提供事件标记、正确接触提示或真实参数作为诊断 oracle，并明确它们给了额外信息。

延迟点、接触策略和结构变体使用配对种子；按结构实例进行置信区间和分层 bootstrap，保留所有失败样本。只有完成提示或速度改变的受控实验，才能支持“失败主要来自语义、预测或带宽”的归因；观察某条失败视频只能提供线索。