上海工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機器人操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機器人操作系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在開發(fā)基于ROS的機器人視覺應(yīng)用時，需要從攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)并進行處理，以實現(xiàn)目標(biāo)檢測和跟蹤等功能。對于圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時要考慮數(shù)據(jù)的實時性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節(jié)點中處理原始圖像數(shù)據(jù)B.將圖像數(shù)據(jù)壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機制D.把圖像數(shù)據(jù)存儲到本地文件再進行處理2、在ROS中開發(fā)機器人的遠(yuǎn)程控制功能時，如果網(wǎng)絡(luò)延遲不穩(wěn)定，以下哪種策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地緩存和預(yù)測機制B.降低控制指令的發(fā)送頻率C.完全依賴遠(yuǎn)程控制，不進行本地處理D.忽略網(wǎng)絡(luò)延遲，照常發(fā)送指令3、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行版本控制。假設(shè)一個團隊在開發(fā)一個復(fù)雜的機器人項目，以下哪種版本控制系統(tǒng)在ROS開發(fā)中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial4、在使用ROS開發(fā)機器人的避障功能時，如果避障算法過于敏感，可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（）A.機器人頻繁改變運動方向，行動遲緩B.機器人能夠快速穿越障礙物C.機器人停止運動D.避障效果更好5、在ROS中，進行機器人的軌跡規(guī)劃時，需要考慮機器人的動力學(xué)約束。假設(shè)機器人的關(guān)節(jié)具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規(guī)劃，能夠保證連續(xù)性但不一定滿足動力學(xué)約束B.基于模型預(yù)測控制（MPC）的規(guī)劃方法，能夠考慮動力學(xué)約束C.直線插補規(guī)劃，簡單但無法滿足復(fù)雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學(xué)約束，需要特殊設(shè)計6、ROS中的Gazebo可以模擬機器人與環(huán)境的物理交互。當(dāng)需要模擬復(fù)雜的物理材質(zhì)和力學(xué)特性時，以下哪種方法可以提高模擬的真實性？（）A.使用更精確的物理模型B.調(diào)整物理參數(shù)和摩擦系數(shù)C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以7、在機器人的控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)存在外部干擾和模型不確定性。以下哪種反饋方式能夠更好地應(yīng)對這些情況，提高系統(tǒng)的魯棒性？（）A.位置反饋B.速度反饋C.加速度反饋D.力反饋8、在基于ROS的機器人視覺識別任務(wù)中，需要對大量的圖像數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練和模型優(yōu)化。假設(shè)要提高模型的訓(xùn)練效率和準(zhǔn)確性，以下哪種方法是可行的？（）A.使用小規(guī)模的數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練B.采用簡單的模型結(jié)構(gòu)C.利用深度學(xué)習(xí)框架，并進行數(shù)據(jù)增強和超參數(shù)調(diào)整D.不進行任何優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置9、ROS支持在不同的操作系統(tǒng)上運行。假設(shè)要在一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)上部署ROS應(yīng)用，需要考慮系統(tǒng)的內(nèi)存、計算能力和實時性要求。以下哪種操作系統(tǒng)和ROS版本的選擇最適合這種嵌入式場景？（）A.Linux內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，精簡版的ROSB.Windows操作系統(tǒng)，完整版的ROSC.Android操作系統(tǒng)，定制化的ROSD.不考慮操作系統(tǒng)和ROS版本，強行部署10、當(dāng)使用ROS開發(fā)多機器人協(xié)作系統(tǒng)時，以下哪種通信模式能夠?qū)崿F(xiàn)高效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)？（）A.廣播模式B.組播模式C.發(fā)布/訂閱模式D.請求/響應(yīng)模式。假設(shè)多個機器人需要根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)地分配任務(wù)，快速共享信息和協(xié)同工作，上述哪種通信模式能夠提供更靈活和實時的協(xié)作支持，并分析其在多機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢11、ROS中的控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)規(guī)劃的路徑生成機器人的控制指令。假設(shè)一個輪式移動機器人需要沿著給定的路徑行駛，以下關(guān)于控制算法的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于簡單的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系統(tǒng)模型已知的情況下實現(xiàn)最優(yōu)控制C.模糊控制可以處理系統(tǒng)的不確定性和非線性，但控制規(guī)則的設(shè)計較為復(fù)雜D.控制算法的選擇只取決于機器人的類型，與任務(wù)需求和環(huán)境條件無關(guān)12、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)一個能夠自主探索未知環(huán)境的機器人，以下哪種地圖構(gòu)建和更新方法能夠更好地適應(yīng)環(huán)境的變化？（）A.增量式地圖構(gòu)建B.全局地圖重建C.固定地圖，不更新D.隨機地圖生成請分別解釋每個選項在自主探索未知環(huán)境中的可行性和適應(yīng)性13、當(dāng)在ROS中進行機器人的路徑規(guī)劃時，如果環(huán)境動態(tài)變化頻繁，以下哪種策略較為合適？（）A.實時重新規(guī)劃路徑B.按照原規(guī)劃路徑繼續(xù)前進C.暫停運動，等待環(huán)境穩(wěn)定D.隨機選擇新的路徑14、在基于ROS的機器人系統(tǒng)中，需要對機器人的感知數(shù)據(jù)進行濾波和降噪處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。假設(shè)傳感器數(shù)據(jù)存在大量噪聲，以下哪種濾波方法是常用且有效的？（）A.均值濾波B.中值濾波C.高斯濾波D.不進行濾波處理15、假設(shè)在一個ROS控制的機器人協(xié)作場景中，多個機器人需要共同完成一個復(fù)雜的任務(wù)。為了實現(xiàn)高效的協(xié)作和任務(wù)分配，以下哪種方法能夠更好地協(xié)調(diào)機器人之間的工作？（）A.每個機器人獨立決策，隨機協(xié)作B.由一個中央控制器統(tǒng)一指揮和分配任務(wù)C.基于分布式的協(xié)商機制，自主協(xié)作D.不進行協(xié)作，各自完成獨立任務(wù)16、ROS中的消息隊列（MessageQueue）用于存儲待發(fā)送的消息。如果消息隊列溢出，會發(fā)生什么？（）A.新的消息被丟棄B.系統(tǒng)自動擴展隊列容量C.消息發(fā)送速度加快D.對通信沒有影響17、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人里程計信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是18、在ROS中，機器人的軟件架構(gòu)設(shè)計需要考慮可擴展性和靈活性。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)需要不斷添加新的功能和模塊。以下關(guān)于ROS軟件架構(gòu)的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用分層架構(gòu)，將不同功能劃分到不同的層次B.微服務(wù)架構(gòu)在ROS中不適用，因為會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性C.軟件架構(gòu)應(yīng)該便于新模塊的集成和現(xiàn)有模塊的修改D.可以使用插件機制來實現(xiàn)功能的動態(tài)擴展和替換19、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以模擬機器人的物理特性和環(huán)境交互。假設(shè)要在Gazebo中模擬一個帶有彈性關(guān)節(jié)和摩擦的機械臂，以下關(guān)于仿真設(shè)置的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以在Gazebo中定義機械臂的模型、材料屬性和關(guān)節(jié)參數(shù)B.通過添加傳感器插件，可以模擬傳感器的輸出，如力傳感器和位置傳感器C.Gazebo中的仿真結(jié)果完全準(zhǔn)確，無需與實際實驗進行對比和驗證D.可以在Gazebo中設(shè)置不同的物理引擎和仿真參數(shù)，以滿足不同的需求20、ROS支持多種機器人編程語言的接口。假設(shè)需要在一個項目中同時使用C++和Python編寫節(jié)點，以下關(guān)于語言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節(jié)點之間不能直接通信，需要通過中間件轉(zhuǎn)換B.可以在C++節(jié)點中調(diào)用Python函數(shù)，反之亦然C.不同語言編寫的節(jié)點在性能上會有很大的差異D.混合使用多種語言會導(dǎo)致代碼可讀性和可維護性下降二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）ROS中的人機協(xié)作安全策略。2、（本題5分）解釋ROS中的系統(tǒng)集成測試方法。3、（本題5分）解釋ROS中的農(nóng)產(chǎn)品加工質(zhì)量檢測機器人中的缺陷識別算法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個基于ROS的造紙廠紙張搬運機器人的防潮搬運系統(tǒng)。2、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個建筑施工機器人的砌墻系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS為考古機器人開發(fā)一個文物探測和小心挖掘系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個制糖廠甘蔗搬運機器人的防壓損搬運系統(tǒng)。5、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的松茸養(yǎng)殖場松茸保護與采摘機器人的生態(tài)保護與采摘系統(tǒng)。四、分析題（本大題