信陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器人技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器人技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1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、假設(shè)要在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠與其他智能設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫集成的機(jī)器人，需要考慮通信協(xié)議的兼容性和數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于設(shè)備集成？（）A.通用通信協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換庫(kù)B.中間件和接口規(guī)范C.協(xié)議適配和數(shù)據(jù)映射D.以上都有可能2、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠自主探索未知環(huán)境的機(jī)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(jī)地圖生成請(qǐng)分別解釋每個(gè)選項(xiàng)在自主探索未知環(huán)境中的可行性和適應(yīng)性3、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，例如將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、攝像頭圖像和慣性測(cè)量單元（IMU）數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以獲得更準(zhǔn)確的環(huán)境模型，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)疊加B.使用卡爾曼濾波算法C.隨機(jī)選擇一種數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)D.不進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，單獨(dú)處理每種數(shù)據(jù)4、在ROS中，實(shí)時(shí)性是某些應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵要求。假設(shè)一個(gè)工業(yè)機(jī)器人需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成特定的操作。以下關(guān)于ROS實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.ROS本身可以滿足硬實(shí)時(shí)的要求，無(wú)需額外的配置和優(yōu)化B.可以通過(guò)使用實(shí)時(shí)內(nèi)核和相關(guān)的配置來(lái)提高ROS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，需要仔細(xì)考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和調(diào)度策略D.實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的資源利用和性能產(chǎn)生一定的影響5、ROS中的節(jié)點(diǎn)可以分布在不同的計(jì)算機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算和控制。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上。為了確保節(jié)點(diǎn)之間的通信高效和可靠，以下哪種網(wǎng)絡(luò)配置和通信協(xié)議的選擇最為關(guān)鍵？（）A.使用以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議B.采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和UDP協(xié)議C.利用專用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和自定義協(xié)議D.不考慮網(wǎng)絡(luò)因素，默認(rèn)配置6、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行平滑處理時(shí)，以下哪種方法通常被采用？（）A.樣條插值B.線性插值C.最近鄰插值D.隨機(jī)插值7、在ROS開(kāi)發(fā)中，為了確保代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性，通常會(huì)采用一些代碼規(guī)范和測(cè)試方法。假設(shè)一個(gè)新開(kāi)發(fā)的ROS節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行單元測(cè)試，以下哪種測(cè)試框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自帶的測(cè)試框架8、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時(shí)間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)時(shí)間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可9、ROS支持多種傳感器的集成和數(shù)據(jù)處理。假設(shè)一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人需要同時(shí)使用激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元（IMU）來(lái)感知環(huán)境。在融合這些傳感器的數(shù)據(jù)以獲得更全面和準(zhǔn)確的環(huán)境信息時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)融合算法和框架最適合？（）A.簡(jiǎn)單的加權(quán)平均法B.卡爾曼濾波C.粒子濾波D.不進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，分別處理各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)10、假設(shè)要在ROS中集成一個(gè)新的傳感器，例如一種新型的深度相機(jī)，需要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。以下哪種方法和工具通常會(huì)被用于傳感器的集成和校準(zhǔn)？（）A.廠家提供的驅(qū)動(dòng)和校準(zhǔn)工具B.開(kāi)源的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)框架和校準(zhǔn)算法C.自主編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)和自定義校準(zhǔn)流程D.以上都有可能11、假設(shè)要在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠自主導(dǎo)航的移動(dòng)機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)定位等功能。以下哪種技術(shù)組合在ROS中能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這些功能？（）A.使用A*算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，基于激光雷達(dá)構(gòu)建地圖，通過(guò)GPS進(jìn)行定位B.采用RRT算法規(guī)劃路徑，利用視覺(jué)SLAM構(gòu)建地圖，借助慣性導(dǎo)航定位C.運(yùn)用Dijkstra算法找路徑，用深度相機(jī)建圖，使用藍(lán)牙定位D.隨機(jī)選擇路徑規(guī)劃和定位方法，不考慮地圖構(gòu)建12、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃時(shí)，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)約束和運(yùn)動(dòng)平滑性。假設(shè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的連續(xù)動(dòng)作，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠生成既滿足約束又平滑的軌跡？（）A.五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃B.樣條曲線軌跡規(guī)劃C.直線軌跡規(guī)劃D.隨機(jī)生成軌跡13、在使用ROS進(jìn)行水下機(jī)器人開(kāi)發(fā)時(shí)，由于水的阻力和環(huán)境特殊性，以下哪個(gè)方面需要特別關(guān)注和優(yōu)化？（）A.動(dòng)力系統(tǒng)控制B.通信的穩(wěn)定性C.傳感器的防水和抗干擾D.以上方面都需要14、ROS中的機(jī)器人模型描述文件（URDF）用于定義機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)特性。假設(shè)要描述一個(gè)具有多個(gè)關(guān)節(jié)和連桿的機(jī)械臂，以下關(guān)于URDF文件的編寫(xiě)，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用XML格式來(lái)描述機(jī)器人的連桿、關(guān)節(jié)、傳感器等元素B.通過(guò)設(shè)置關(guān)節(jié)的類型（如旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、滑動(dòng)關(guān)節(jié)）和限制來(lái)定義機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍C.URDF文件只能描述機(jī)器人的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)法表示動(dòng)態(tài)特性D.可以在URDF文件中添加可視化元素，如顏色和形狀，以便在RViz中顯示15、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來(lái)組織代碼和資源。假設(shè)開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動(dòng)文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項(xiàng)C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個(gè)功能包只能包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不能包含多個(gè)相關(guān)的功能模塊二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）ROS在極地探索機(jī)器人中的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)。2、（本題5分）ROS在醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用有哪些？3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的交通執(zhí)法機(jī)器人中的違章行為識(shí)別算法。4、（本題5分）ROS中的動(dòng)作（Action）與普通服務(wù)有何區(qū)別？三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于用于考古挖掘和文物保護(hù)的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何在不損害文物的前提下，實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作、環(huán)境感知和數(shù)據(jù)記錄，以及如何與考古專家進(jìn)行有效的交互和協(xié)作。2、（本題5分）考慮一個(gè)基于ROS的地質(zhì)勘探機(jī)器人項(xiàng)目，用于在山區(qū)進(jìn)行地質(zhì)數(shù)據(jù)采集。綜合分析ROS在山地地形穿越、地質(zhì)樣本采集、通信信號(hào)穩(wěn)定以及能源續(xù)航方面的要點(diǎn)和困難。3、（本題5分）ROS在機(jī)器人的玻璃清潔應(yīng)用中，如何應(yīng)對(duì)不同的玻璃表面和清潔難度。請(qǐng)全面綜合分析ROS的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、清潔力度控制和環(huán)境適應(yīng)能力。4、（本題5分）在機(jī)器人操作系統(tǒng)的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)方面，深入研究如何提供直觀、易用、高效的交互方式，支持多種輸入設(shè)備和交互模式，以及如何適應(yīng)不同用戶群體和應(yīng)用場(chǎng)景的需求。5、（本題5分）對(duì)于人形機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)控制和平衡保持具有很高的難度。全面分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在關(guān)節(jié)控制、步態(tài)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)平衡方面的技術(shù)手段，以及如何模擬人類的運(yùn)動(dòng)行為和適應(yīng)不同的地形條件。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分