**技術副標：**S01 手術室 OpenUSD 數位孿生基線
**證據邊界：**工程模擬｜剛性替代模型｜非臨床證據

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**觀看重點：**不要只看場景有沒有成功顯示；請注意手術台、機械臂與家具是否互相穿插，以及修正後的場景能否穩定匯出、重新載入。

一個看起來正常的場景，可能從第一天就錯了

假設你要建立一個 3D 手術室。手術台、器械車、燈柱與機械臂都已放進場景，畫面可以正常開啟，同事看了也認為配置合理。

接下來，你準備使用同一個場景測試器械可達範圍、雙臂避碰、視野維持與接觸力。問題是：如果場景的單位差了十倍、機械臂基座座標用錯，或家具的碰撞體互相重疊，後面得到的每一個數字都可能失去意義。

更麻煩的是，這些錯誤不一定會讓程式中斷。它們可能產生 2 mm、0.5° 或 93% 這類看起來合理的結果，讓人繼續調整控制器，卻沒有發現地基本身就有問題。

本篇只回答一個問題：這個 3D 場景是否足以成為後續實驗共同使用的工程基線？

什麼是「場景基線」？

這裡的基線不是指畫面完成，也不是指模型看起來像真實手術室。我把它定義成：

一個能穩定開啟、保留資產來源、遵守既定單位與座標規則，並能匯出後重新載入的場景版本。

可以把它想成蓋房子前的地基驗收。客廳看起來再漂亮，如果柱子位置、管線尺寸與樓層高度沒有確認，後續裝修只會讓問題更難修。這個比喻只用來說明「先驗地基、再做上層功能」；本篇的場景驗證不等同建築、醫療器材或臨床環境的法規驗收。

已知答案的檢查，不應拿來證明自己成功

場景基線很容易出現一種自我驗證：我先把手術台設定成某個尺寸，再由程式把尺寸讀回來，最後宣布尺寸檢查通過。

這種檢查仍然有用途，可以發現檔案損毀或設定沒有寫入，但它不能證明模型預測正確，因為答案本來就是我放進去的。

因此，我把檢查分成兩類：

• **不計分檢查：**執行前已經知道答案，用來確認設定與資產沒有遺失。
• **計分檢查：**執行前不知道實際結果，用來判定場景是否真的通過基線要求。

本篇最後使用七項計分檢查，包括座標轉換一致性、家具是否穿插、機械臂與側邊家具的間隙、物件安定程度、渲染是否真的有輸出，以及匯出後重新載入是否保持相同位置。

第一次執行，通過率只有 0.5

第一次測試沒有得到漂亮結果，通過率只有 0.5。這反而讓我看見兩種完全不同的問題。

第一種是場景真的有缺陷。機械臂底座的碰撞範圍埋進手術台裡，物理模擬開始後，兩個互相重疊的剛體被強制推開，手術台因此大幅移動。這表示碰撞檢查確實抓到了場景錯誤。

第二種是檢查方法本身有問題。例如，原本用過度保守的代理幾何量測機械臂與手術台間隙，但器械本來就需要在檯面上方工作。這項檢查在合理場景中也可能永遠無法通過。另一項比較則拿執行後的位置去對照初始匯出檔，實際量到的是「物件移動多少」，而不是「匯出是否忠實」。

這段失敗讓我確認一個重要原則：**驗證工具也必須接受驗證。**一個永遠不可能通過的門檻，不叫嚴格；它只是量錯問題。

修正後，我只看這個核心結果

七項計分檢查全部通過。幾個具代表性的結果包括：

• 帶有旋轉基座的正向運動學誤差為 0.00039 mm，低於 1.0 mm 門檻。
• 家具配置的最小間隔為 0.120 m，沒有發生幾何穿插。
• 場景匯出後重新載入的位置差為 0.0 m。
• 共擷取 158 個非黑影格，確認渲染路徑確實有輸出。

這些結果支持的結論很有限但很重要：在本篇宣告的版本、資產與場景配置下，這個場景可以作為後續模擬的共同基線。

為什麼判定是「有限度通過」？

本題只有一個 seed，也就是只有一組固定測試條件，因此沒有統計穩健性的證據。部分間隙使用放大的代理幾何，只能作為保守檢查；非黑影格只證明渲染有輸出，不能證明相機一定朝向正確位置。

此外，本場景使用通用工業機械臂與自製剛性幾何。腹壁板只是一塊剛性板，沒有組織性質，也沒有人體模型。這些結果不能用來證明真實手術機器人的安全性、臨床有效性或醫療器材法規符合性。

初學者可以帶走的三個判斷

1. 3D 畫面成功開啟，只能證明畫面有顯示，不能證明場景結構正確。
2. 執行前已知答案的檢查適合做完整性確認，但不應被包裝成預測成功。
3. 當結果失敗時，要先分辨是系統錯、模型錯，還是量測方法錯。

到這裡，我們有了一個可以穩定開啟、匯出與重新載入的場景基線。但場景裡的機械臂目前仍只是「能動」，尚未證明解析模型所說的可達方向，它真的走得到。後續會進一步檢查鏡頭漂移與工作空間模型。