机器人触摸反馈模块：3x3 随机匹配 + 概率语音播报

机器人"摸一摸"会说话

一、背景：为什么要做这个功能？

我们的机器人是一款会变形的机器人，有双足人形 和四足小狗两种形态。用户可以通过触摸机器人的外壳来跟机器人互动。

之前的问题是：摸机器人只有表情和动作，不说话。产品希望每次触摸都能听到机器人的反馈语音，让机器人更有人情味。

比如：

• 摸一下前胸 → 机器人做个律动 + 说："哎呀，我最喜欢被摸啦～"
• 有时候还会追加一句："既然你已经来了，那就别这么快走嘛。"

30% 的概率 触发"撒骄挽留"话术，70% 的概率只是普通的回应。这样每次摸都有新鲜感。

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二、整体设计

2.1 触摸分两种形态，各有 3 种随机组合

触摸事件（SLIDE 滑动）
  │
  ├─ 双足人形（前胸）   → 3 选 1：律动/掐腰A/掐腰B
  └─ 四足（后背）       → 3 选 1：骄傲/聆听/四处看

2.2 每次触摸都说话

100% → 随机说一句（10 句里选 1，不跟上一次重复）
 30% → 再追加拿一句（6 句里选 1，不跟上一次重复）

2.3 执行顺序

1. 表情（先笑一个）
2. 动作（开始做动作）
3. 等 0.5 秒
4. 说话（动作开始后 0.5 秒说话，让用户感觉动作和语音同步）
5. 30% 追加（等 5 秒后再来一句）
6. 等待动作完成

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三、核心代码详解

3.1 概率模型（30% vs 70%）

这是一个巧妙的"洗牌算法"：用一个长度为 10 的数组，放 3 个 true 和 7 个 false，然后随机打乱。每次调用取下一个，取完 10 次再重新洗牌。

保证了每 10 次触摸中刚好 3 次返回 true（30%），7 次返回 false（70%）。

/// 以 10 次有效触摸为一个统计窗口，其中 3 次返回 true（持续互动），7 次返回 false
static bool ShouldBePersistent() {
  static std::array<bool, 10> window = {true, true, true, false, false, false, false, false, false, false};
  static int window_idx              = 10;  // 首次调用时触发重新洗牌
  if (window_idx >= 10) {
    std::shuffle(window.begin(), window.end(), GetTouchRng());
    window_idx = 0;
  }
  return window[window_idx++];
}

为什么不用 rand() % 10 < 3？ 因为真随机可能会出现连续 5 次都是 true 的情况。用洗牌法保证了 10 次中一定是 3 次，分布均匀。

3.2 随机数生成器

static std::mt19937& GetTouchRng() {
  static std::mt19937 rng(std::random_device{}());
  return rng;
}

这里用了 C++ 的 Mersenne Twister 算法（std::mt19937），比 rand() 质量高得多，用 std::random_device 生成随机种子（真随机）。

3.3 持续互动话术（30% 触发，6 选 1）

/// 30% 追加持续互动话术（随机，不与上次相同）
static const std::string& GetPersistentInteractionTts() {
  static const std::array<std::string, 6> kPhrases = {
    "既然你已经来了，那就别这么快走嘛。",
    "都摸摸我了，不陪我聊聊吗？",
    "再待一小会儿，好不好？",
    "陪我多待一分钟也行呀。",
    "别急着走，我还有点舍不得。",
    "再陪陪我嘛，我会很安静的。",
  };
  static int last_idx = -1;
  static std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 5);
  int idx;
  do {
    idx = dist(GetTouchRng());
  } while (idx == last_idx);
  last_idx = idx;
  return kPhrases[idx];
}

关键设计：do-while (idx == last_idx) 保证两次相邻的触摸不会说出相同的话。

3.4 预设话术（100% 触发，10 选 1）

/// 每次抚摸必说的预设话术（随机，不与上次相同）
static const std::string& GetPresetTouchTts() {
  static const std::array<std::string, 10> kPhrases = {
    "哎呀，我最喜欢被摸啦～",
    "暖暖的，好舒服。",
    "再摸一下，我就要开心到冒泡啦。",
    "你摸的时候，我会偷偷变乖。",
    "别呀，别摸我啦......",
    "等一下，我会害羞的",
    "你怎么又突然摸我！",
    "不许趁我不注意偷袭。",
    "轻一点嘛，我很脆弱的。",
    "再摸下去我要融化了。",
  };
  static int last_idx = -1;
  static std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 9);
  int idx;
  do {
    idx = dist(GetTouchRng());
  } while (idx == last_idx);
  last_idx = idx;
  return kPhrases[idx];
}

同样用了 do-while 保证不与上次重复。

3.5 入口函数：根据形态和触摸类型分派

std::shared_ptr<SkillParamList> T1InteractionTaskDescription::GetTouchSkillParamList(int32_t event_type) {
  auto motion_state = StateManager::GetInstance()->GetMotionState();
  switch (event_type) {
    case TOUCH_EVENT_DOUBLE_CLICK:   // 点击类：只有四足支持
    case TOUCH_EVENT_TRIPLE_CLICK:
      if (curr_robot_form != kQuadruped) return nullptr;    // 双足不支持点击
      return GetClickQuadrupedSkillParamList();

    case TOUCH_EVENT_SLIDE_LEFT:     // 抚摸类：双足和四足都支持
    case TOUCH_EVENT_SLIDE_RIGHT:
      if (curr_robot_form == kQuadruped) return GetSlideQuadrupedSkillParamList();  // 四足后背
      if (curr_robot_form == kBiped)    return GetSlideBipedSkillParamList();        // 人形前胸
      break;                           // 其他形态不支持

    default:
      return nullptr;
  }
  return nullptr;
}

3.6 双足人形前胸：3 变体 + 语音

std::shared_ptr<SkillParamList> T1InteractionTaskDescription::GetSlideBipedSkillParamList() {
  auto skill_param_list = std::make_shared<SkillParamList>();
  auto curr_action_id   = StateManager::GetInstance()->GetMotionState().curr_action_id;

  // 3 种组合：(animation_id, emotion_id, wait_ms)
  static const std::array<TouchVariant, 3> kVariants = {{
    {43, 102, 5500},  // 律动，emotion=102（开心），时长 5.5s
    {66, 16, 4000},   // 掐腰，emotion=16（轻微喜悦2），时长 4s
    {66, 18, 4000},   // 掐腰，emotion=18（中等喜悦），时长 4s
  }};

  // 随机选取，不与上次相同
  static int last_variant = -1;
  static std::uniform_int_distribution<int> dist_var(0, 2);
  int variant;
  do {
    variant = dist_var(GetTouchRng());
  } while (variant == last_variant);
  last_variant = variant;
  const auto& chosen = kVariants[variant];

  // 1. 表情（先放）
  auto emotion_list = GetSkillParamList(chosen.emotion_id);
  if (emotion_list) {
    for (const auto& p : emotion_list->GetSkillsParam()) {
      skill_param_list->PushSkillParam(p);
    }
  }

  // 2. 如果不在 WBC 模式，先切换到 WBC（预设动作需要 WBC）
  if (curr_action_id != BIPED_LOCOMOTION_WBC) {
    if (curr_action_id == BIPED_LOCOMOTION_DEFAULT
        || curr_action_id == BIPED_LOCOMOTION_TERRAIN
        || curr_action_id == BIPED_LOCOMOTION_RUN
        || curr_action_id == QUADRUPED_TO_BIPED
        || curr_action_id == QUADRUPED_TO_BIPED_ROTATE) {
      // 先切 WBC
      PushSkillParam(ActionParams(BIPED_LOCOMOTION_WBC));
      PushSkillParam(TimeParams(150));  // 等 150ms
    }
  }

  // 3. 动作（先执行）
  auto motion_p = std::make_shared<MotionParams>();
  if (chosen.animation_id == 43) {
    motion_p->SetMotionId(2031);  // 律动
  } else {
    motion_p->SetMotionId(2037);  // 掐腰
  }
  skill_param_list->PushSkillParam(motion_p);

  // 4. 等 0.5 秒后再说话
  PushSkillParam(TimeParams(500));

  // 5. 自然语言：100% 触发
  PushSkillParam(AudioParams(GetPresetTouchTts(), TTS));

  // 6. 30% 追加持续互动话术
  if (ShouldBePersistent()) {
    PushSkillParam(TimeParams(5000));                           // 等 5 秒
    PushSkillParam(AudioParams(GetPersistentInteractionTts(), TTS));
  }

  // 7. 等待动作完成
  PushSkillParam(TimeParams(chosen.wait_ms));

  return skill_param_list;
}

3.7 四足后背：3 变体 + 语音

std::shared_ptr<SkillParamList> T1InteractionTaskDescription::GetSlideQuadrupedSkillParamList() {
  auto skill_param_list = std::make_shared<SkillParamList>();
  auto curr_action_id   = StateManager::GetInstance()->GetMotionState().curr_action_id;

  // 3 种组合
  static const std::array<TouchVariant, 3> kVariants = {{
    {25, 102},  // 骄傲动作，emotion=102（开心）
    {49, 16},   // 聆听动作，emotion=16（轻微喜悦2）
    {54, 18},   // 四处看，emotion=18（中等喜悦）
  }};

  // 随机选取（同双足逻辑）
  // ... （省略，见上方双足版本）

  // 1. 表情
  // ... （省略）

  // 2. 动作（先执行）
  if (chosen.animation_id == 25) {
    // 骄傲：需要先切 STAND，然后设 PRIDE 动作
    if (curr_action_id == GET_DOWN || curr_action_id == STORE || curr_action_id == SIT_DOWN) {
      PushSkillParam(ActionParams(STAND_DEFAULT, check_set=true));
    }
    PushSkillParam(ActionParams(PRIDE));
  } else {
    // 聆听/四处看：全身动作
    const std::string motion_name = (chosen.animation_id == 49)
        ? "QUAD_MIMIC_HEED" : "QUAD_MIMIC_GLANCE";

    if (curr_action_id != STAND_DEFAULT) {
      PushSkillParam(ActionParams(STAND_DEFAULT));
      PushSkillParam(TimeParams(100));
    }
    PushSkillParam(MotionParams(motion_name, kWholeBodyMotion));
  }

  // 3. 等 0.5 秒后再说话
  PushSkillParam(TimeParams(500));

  // 4. 自然语言：100% 触发
  PushSkillParam(AudioParams(GetPresetTouchTts(), TTS));

  // 5. 30% 追加
  if (ShouldBePersistent()) {
    PushSkillParam(TimeParams(5000));
    PushSkillParam(AudioParams(GetPersistentInteractionTts(), TTS));
  }

  // 6. 骄傲动作需要等待 6.5 秒后恢复
  if (chosen.animation_id == 25) {
    PushSkillParam(TimeParams(6500));
    PushSkillParam(ActionParams(LOCOMOTION_DEFAULT));  // 恢复到行走模式
  }

  return skill_param_list;
}

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四、技术细节

4.1 SkillParamList：任务执行队列

SkillParamList 是一个技能参数列表，任务按顺序逐个执行其中的每个 Skill：

SkillParamList = [表情, 切WBC, 动作, 等500ms, 说话, (等5s+说话), 等动作完成]
                    ↓
              Task::Run() 按顺序执行

每个 Skill 的类型不同：

Skill	作用	说明
EmoticonParams	播放表情	异步，发 RPC 后即返回
ActionParams	切换 MC 模式	同步等待确认
MotionParams	播放预设动作	异步 RPC
TimeParams	等待	阻塞线程指定毫秒
AudioParams	播放语音	异步 RPC

4.2 为什么动作在语音前面？

考虑到用户体验：如果先说话后动作，用户会听到语音但看不到动作，感觉很怪。先动作后说话，动作开始 0.5 秒后语音响起，用户感觉动作和语音是同时发生的。

4.3 为什么不与上次重复？

do {
    idx = dist(GetTouchRng());    // 随机选一个
} while (idx == last_idx);        // 如果跟上次一样，重新选
last_idx = idx;                   // 记住这次选的

用 static 变量记住上次的选择，确保不会"同一个动作连续做两次"。

4.4 WBC 模式守卫

双足的预设动作（PresetMotion）必须在 WBC（Whole Body Control，全身控制） 模式下才能执行。如果当前不在 WBC，需要先发一个 Action 切换到 WBC。这是双足机器人的安全约束。

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五、数据流全景

用户摸机器人
    │
    ▼
硬件触摸传感器 → ROS2 topic /aima/hal/touch/state
    │
    ▼
Scheduler 收到 TouchState 消息
    │
    ▼
Dispatcher::DispatchTouchStatus(event_type)
    │
    ├─ 检查冷却时间（四足滑动 7 秒内不重复触发）
    ├─ 检查 validity（是否有效触摸类型）
    │
    ▼
TaskFactory::CreateTaskTouch(event_type)
    │
    ▼
T1InteractionTaskDescription::GetTouchSkillParamList(event_type)
    │  根据形态分派
    ├─ kBiped    → GetSlideBipedSkillParamList()
    └─ kQuadruped → GetSlideQuadrupedSkillParamList()
    │
    ▼
返回 SkillParamList
    │
    ▼
WorkerManager → Worker → Task::Run()
    │
    ▼
按顺序执行 Skill:
    1. EmoticonSkill    → PlayEmotion RPC  → 表情渲染模块
    2. ActionSkill      → SetMcAction RPC  → MC（运动控制）
    3. MotionSkill      → SetMcPresetMotion RPC → MC
    4. TimeSkill        → sleep 阻塞
    5. AudioSkill       → PlayTts RPC      → HAL Audio
    6. TimeSkill        → sleep 阻塞

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六、总结

这个模块的核心思想很简单：每次触摸都给用户一段新鲜的语音反馈。

技术实现上用了几个关键技巧：

1. 洗牌算法保证概率分布的均匀性
2. do-while 去重避免连续两次相同
3. SkillParamList 顺序执行确保动作和语音的时序正确
4. 异步 RPC 让动作和语音能并发出