掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃考核試卷

掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在評(píng)估考生對(duì)掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃算法的理解與應(yīng)用能力，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，檢驗(yàn)考生在算法設(shè)計(jì)、優(yōu)化與實(shí)施方面的實(shí)際操作水平。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，用于描述機(jī)器人和環(huán)境關(guān)系的模型稱(chēng)為：（）

A.狀態(tài)空間模型

B.行為模型

C.動(dòng)作模型

D.狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型

2.以下哪種算法屬于啟發(fā)式搜索算法？（）

A.Dijkstra算法

B.A*搜索算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

3.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種方法可以避免機(jī)器人走回頭路？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

4.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的局部沖突通常指的是：（）

A.機(jī)器人與環(huán)境的碰撞

B.機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞

C.機(jī)器人與障礙物的碰撞

D.機(jī)器人與自身的碰撞

5.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種方法可以減少計(jì)算量？（）

A.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.啟發(fā)式搜索

D.隨機(jī)規(guī)劃

6.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的全局沖突通常指的是：（）

A.機(jī)器人與環(huán)境的碰撞

B.機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞

C.機(jī)器人與障礙物的碰撞

D.機(jī)器人與自身的碰撞

7.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于動(dòng)態(tài)環(huán)境？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

8.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)是指：（）

A.路徑長(zhǎng)度

B.路徑時(shí)間

C.路徑能量消耗

D.以上都是

9.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于無(wú)碰撞路徑規(guī)劃？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

10.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的障礙物檢測(cè)通常采用以下哪種傳感器？（）

A.激光雷達(dá)

B.紅外傳感器

C.超聲波傳感器

D.以上都是

11.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種方法可以減少路徑搜索時(shí)間？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

12.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑平滑是指：（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.減少路徑能量消耗

D.以上都是

13.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于有碰撞的路徑規(guī)劃？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

14.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑優(yōu)化通常采用以下哪種方法？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

15.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種傳感器可以用于環(huán)境感知？（）

A.激光雷達(dá)

B.紅外傳感器

C.超聲波傳感器

D.以上都是

16.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)通常包含哪些因素？（）

A.路徑長(zhǎng)度

B.路徑時(shí)間

C.路徑能量消耗

D.以上都是

17.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種方法可以避免路徑擁堵？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

18.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)是什么？（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.減少路徑能量消耗

D.以上都是

19.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于動(dòng)態(tài)障礙物檢測(cè)？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

20.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的設(shè)計(jì)原則是什么？（）

A.簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

B.精確度高

C.計(jì)算效率高

D.以上都是

21.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于靜態(tài)環(huán)境？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

22.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的局部?jī)?yōu)化通常采用以下哪種方法？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

23.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種傳感器可以用于路徑規(guī)劃？（）

A.激光雷達(dá)

B.紅外傳感器

C.超聲波傳感器

D.以上都是

24.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化策略是什么？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

25.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種方法可以避免路徑迂回？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

26.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化目的是什么？（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.減少路徑能量消耗

D.以上都是

27.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種算法適用于多機(jī)器人協(xié)同？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.DFS搜索算法

28.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化方法有哪些？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

29.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪種傳感器可以用于動(dòng)態(tài)障礙物檢測(cè)？（）

A.激光雷達(dá)

B.紅外傳感器

C.超聲波傳感器

D.以上都是

30.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化原則是什么？（）

A.簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

B.精確度高

C.計(jì)算效率高

D.以上都是

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是常用的傳感器？（）

A.激光雷達(dá)

B.紅外傳感器

C.超聲波傳感器

D.視覺(jué)傳感器

2.以下哪些算法屬于啟發(fā)式搜索算法？（）

A.A*搜索算法

B.Dijkstra算法

C.BFS搜索算法

D.IDA*搜索算法

3.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些因素會(huì)影響路徑代價(jià)？（）

A.路徑長(zhǎng)度

B.路徑時(shí)間

C.路徑能量消耗

D.障礙物密度

4.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑平滑的目標(biāo)？（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.提高路徑平滑性

D.提高路徑安全性

5.以下哪些是掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的局部沖突？（）

A.機(jī)器人與環(huán)境的碰撞

B.機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞

C.機(jī)器人與障礙物的碰撞

D.機(jī)器人與自身的碰撞

6.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑優(yōu)化的方法？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

7.以下哪些是掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的全局沖突？（）

A.機(jī)器人與環(huán)境的碰撞

B.機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞

C.機(jī)器人與障礙物的碰撞

D.機(jī)器人與自身的碰撞

8.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的設(shè)計(jì)原則？（）

A.簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

B.精確度高

C.計(jì)算效率高

D.可擴(kuò)展性強(qiáng)

9.以下哪些是掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的動(dòng)態(tài)環(huán)境？（）

A.障礙物移動(dòng)

B.環(huán)境變化

C.機(jī)器人移動(dòng)

D.以上都是

10.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是局部?jī)?yōu)化的策略？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

11.以下哪些是掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的全局優(yōu)化？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

12.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)？（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.減少路徑能量消耗

D.提高路徑平滑性

13.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化方法？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

14.以下哪些是掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的傳感器融合？（）

A.多傳感器數(shù)據(jù)融合

B.傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理

C.傳感器數(shù)據(jù)后處理

D.傳感器數(shù)據(jù)校正

15.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是動(dòng)態(tài)障礙物檢測(cè)的方法？（）

A.蒙特卡洛方法

B.基于模型的方法

C.基于數(shù)據(jù)的方法

D.基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法

16.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化原則？（）

A.簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

B.精確度高

C.計(jì)算效率高

D.可擴(kuò)展性強(qiáng)

17.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑優(yōu)化的目標(biāo)？（）

A.減少路徑長(zhǎng)度

B.減少路徑時(shí)間

C.提高路徑平滑性

D.提高路徑安全性

18.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化策略？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

19.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化方法？（）

A.啟發(fā)式搜索

B.啟發(fā)式規(guī)劃

C.隨機(jī)規(guī)劃

D.優(yōu)先級(jí)規(guī)劃

20.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，以下哪些是路徑代價(jià)函數(shù)的設(shè)計(jì)原則？（）

A.簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)

B.精確度高

C.計(jì)算效率高

D.可擴(kuò)展性強(qiáng)

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人從當(dāng)前位置移動(dòng)到目標(biāo)位置所需的代價(jià)。

2.在A*搜索算法中，______用于評(píng)估從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的估計(jì)代價(jià)。

3.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人避開(kāi)障礙物的能力。

4.BFS搜索算法是一種______搜索算法。

5.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，______是指機(jī)器人與環(huán)境的碰撞。

6.A*搜索算法的啟發(fā)式函數(shù)通常表示為_(kāi)_____。

7.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人在環(huán)境中的移動(dòng)速度。

8.Dijkstra算法適用于______圖。

9.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，______是指機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞。

10.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的最短路徑。

11.啟發(fā)式規(guī)劃算法中，______用于評(píng)估從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的估計(jì)代價(jià)。

12.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人對(duì)環(huán)境的感知能力。

13.A*搜索算法中，______是啟發(fā)式函數(shù)和實(shí)際代價(jià)的加權(quán)和。

14.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人在環(huán)境中的轉(zhuǎn)向能力。

15.BFS搜索算法中，______用于記錄節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)。

16.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，______是指機(jī)器人與障礙物的碰撞。

17.Dijkstra算法中，______用于記錄節(jié)點(diǎn)的最短路徑長(zhǎng)度。

18.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人在環(huán)境中的避障能力。

19.A*搜索算法中，______用于評(píng)估從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)。

20.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，______是指機(jī)器人在環(huán)境中的導(dǎo)航能力。

21.啟發(fā)式規(guī)劃算法中，______用于評(píng)估從目標(biāo)點(diǎn)到終止點(diǎn)的估計(jì)代價(jià)。

22.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的______是指機(jī)器人對(duì)環(huán)境的理解能力。

23.A*搜索算法中，______用于評(píng)估從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的啟發(fā)式代價(jià)。

24.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，______是指機(jī)器人在環(huán)境中的適應(yīng)能力。

25.Dijkstra算法和A*搜索算法都是基于______搜索的路徑規(guī)劃算法。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫(huà)√，錯(cuò)誤的畫(huà)×）

1.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，A*搜索算法總是找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑。（）

2.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，BFS搜索算法比DFS搜索算法更有效。（）

3.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，啟發(fā)式搜索算法比確定性搜索算法更快。（）

4.Dijkstra算法可以處理帶有負(fù)權(quán)重的圖。（）

5.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，隨機(jī)規(guī)劃算法不依賴(lài)于環(huán)境信息。（）

6.A*搜索算法總是比Dijkstra算法更優(yōu)。（）

7.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化與實(shí)際路徑長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。（）

8.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，局部沖突是指機(jī)器人與環(huán)境的碰撞。（）

9.BFS搜索算法適用于靜態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃。（）

10.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，啟發(fā)式搜索算法總是比確定性搜索算法更有效。（）

11.Dijkstra算法適用于有向圖和無(wú)向圖。（）

12.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，全局沖突是指機(jī)器人與機(jī)器人的碰撞。（）

13.A*搜索算法中的啟發(fā)式函數(shù)必須是單調(diào)的。（）

14.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，隨機(jī)規(guī)劃算法在動(dòng)態(tài)環(huán)境中表現(xiàn)不佳。（）

15.BFS搜索算法比DFS搜索算法搜索空間更廣。（）

16.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，啟發(fā)式規(guī)劃算法不依賴(lài)于環(huán)境信息。（）

17.Dijkstra算法可以處理有向圖中的負(fù)權(quán)重邊。（）

18.掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，路徑代價(jià)函數(shù)的優(yōu)化與機(jī)器人移動(dòng)速度無(wú)關(guān)。（）

19.A*搜索算法中的啟發(fā)式函數(shù)可以是任意函數(shù)。（）

20.在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，局部?jī)?yōu)化通常比全局優(yōu)化更簡(jiǎn)單。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的啟發(fā)式搜索算法原理，并舉例說(shuō)明其在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用。

2.分析掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中，如何設(shè)計(jì)一個(gè)有效的路徑代價(jià)函數(shù)，并討論其設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素。

3.請(qǐng)比較A*搜索算法和Dijkstra算法在掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃中的優(yōu)缺點(diǎn)，并說(shuō)明在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇合適的算法。

4.結(jié)合掃地機(jī)器人實(shí)際工作環(huán)境，設(shè)計(jì)一個(gè)路徑規(guī)劃算法，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例背景：某型號(hào)掃地機(jī)器人需要在家庭環(huán)境中進(jìn)行路徑規(guī)劃，其工作區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)方形，長(zhǎng)10米，寬8米，其中包含一些不規(guī)則障礙物。障礙物分布較為密集，機(jī)器人需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成清掃任務(wù)。

案例要求：

（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，并簡(jiǎn)述其基本原理。

（2）假設(shè)障礙物分布情況如下表所示，請(qǐng)根據(jù)該分布情況，繪制掃地機(jī)器人的清掃路徑圖，并解釋路徑規(guī)劃過(guò)程中的關(guān)鍵決策點(diǎn)。

2.案例背景：某型號(hào)掃地機(jī)器人在商場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行路徑規(guī)劃，商場(chǎng)面積為1000平方米，商場(chǎng)內(nèi)設(shè)有多個(gè)入口和出口，以及多個(gè)固定障礙物，如貨架、柱子等。

案例要求：

（1）請(qǐng)分析商場(chǎng)環(huán)境中掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃的特點(diǎn)，并說(shuō)明如何應(yīng)對(duì)商場(chǎng)環(huán)境中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

（2）假設(shè)商場(chǎng)內(nèi)障礙物分布情況如下表所示，請(qǐng)根據(jù)該分布情況，設(shè)計(jì)一個(gè)掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃方案，并說(shuō)明方案中考慮的主要因素。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.A

2.B

3.B

4.A

5.C

6.B

7.A

8.D

9.A

10.D

11.A

12.C

13.A

14.D

15.D

16.D

17.A

18.B

19.D

20.C

21.D

22.A

23.A

24.D

25.C

二、多選題

1.A,B,C,D

2.A,D,E

3.A,B,C,D

4.A,B,C,D

5.A,B,C

6.A,B,D

7.A,B,C

8.A,B,C,D

9.A,B,C,D

10.A,B,C

11.A,B,C,D

12.A,B,C,D

13.A,B,C,D

14.A,B,C,D

15.A,B,C,D

16.A,B,C,D

17.A,B,C,D

18.A,B,C,D

19.A,B,C,D

20.A,B,C,D

三、填空題

1.路徑代價(jià)

2.估計(jì)代價(jià)

3.避障能力

4.廣度優(yōu)先

5.機(jī)器人碰撞

6.f(n)=g(n)+h(n)

7.移動(dòng)速度

8.無(wú)向圖

9.機(jī)器人碰撞

10.最短路徑

11.估計(jì)代價(jià)

12.感知能力

13.f(n)

14.轉(zhuǎn)向能力

15.