湖北醫(yī)藥學(xué)院藥護學(xué)院《機器人驅(qū)動與控制》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頁湖北醫(yī)藥學(xué)院藥護學(xué)院《機器人驅(qū)動與控制》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在基于ROS的機器人應(yīng)用中，需要對機器人的能源管理進行優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。假設(shè)機器人配備了多種能源消耗設(shè)備，以下哪種策略能夠最有效地降低能源消耗？（）A.關(guān)閉所有非必要設(shè)備B.根據(jù)任務(wù)需求動態(tài)調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)C.始終保持設(shè)備全功率運行D.不進行能源管理，任由設(shè)備耗電2、ROS中的TF變換在多機器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個機器人之間的相對位置發(fā)生變化時，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實時測量并更新B.使用通信協(xié)議在機器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進行推算D.以上方法可以結(jié)合使用3、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有復(fù)雜運動模式的機器人時，需要進行運動學(xué)和動力學(xué)建模。假設(shè)機器人的結(jié)構(gòu)較為特殊，以下關(guān)于建模方法的選擇，正確的是：（）A.使用傳統(tǒng)的解析方法進行建模，精確但計算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進行近似建模，簡單但精度可能受限C.結(jié)合解析和數(shù)值方法，根據(jù)具體情況選擇合適的部分D.不需要進行精確建模，依靠經(jīng)驗和試錯進行控制4、ROS中的機器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關(guān)節(jié)信息C.傳感器信息D.以上都是5、在ROS中，進行機器人的仿真可以幫助開發(fā)者在實際硬件之前進行測試和驗證。假設(shè)需要對一個自主移動機器人在復(fù)雜環(huán)境中的行為進行仿真。以下關(guān)于ROS仿真的描述，哪一項是不正確的？（）A.Gazebo可以提供物理模擬，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真環(huán)境中模擬傳感器的數(shù)據(jù)，如激光雷達和攝像頭C.仿真結(jié)果與實際硬件運行結(jié)果完全一致，無需進一步的實際測試D.可以通過修改仿真參數(shù)來模擬不同的環(huán)境和場景6、在ROS中，當(dāng)需要對機器人的感知數(shù)據(jù)進行融合，例如將激光雷達數(shù)據(jù)、攝像頭圖像和慣性測量單元（IMU）數(shù)據(jù)進行綜合處理，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.簡單地將數(shù)據(jù)疊加B.使用卡爾曼濾波算法C.隨機選擇一種數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)D.不進行數(shù)據(jù)融合，單獨處理每種數(shù)據(jù)7、ROS提供了豐富的工具和功能來管理機器人的軟件包（Package）。假設(shè)一個大型的機器人項目包含多個相關(guān)的軟件包，每個軟件包都有自己的功能和依賴。在這種情況下，以下關(guān)于ROS軟件包管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用ROS的命令行工具來安裝、卸載和更新軟件包B.軟件包之間的依賴關(guān)系會自動處理，無需開發(fā)者手動干預(yù)C.可以將自己開發(fā)的軟件包發(fā)布到ROS的軟件倉庫中，供其他人使用D.不同版本的ROS對軟件包的兼容性是完全一致的，不存在任何問題8、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航功能，需要使用多種算法和技術(shù)。假設(shè)一個室內(nèi)移動機器人需要在未知環(huán)境中進行地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃。以下關(guān)于ROS中自主導(dǎo)航的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法來構(gòu)建環(huán)境地圖B.路徑規(guī)劃算法可以根據(jù)地圖和目標(biāo)位置生成最優(yōu)的運動路徑C.自主導(dǎo)航過程中，機器人不需要考慮障礙物的動態(tài)變化D.可以使用傳感器融合技術(shù)來提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和魯棒性9、ROS中的動作服務(wù)器（ActionServer）需要實現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是10、在基于ROS的機器人教育應(yīng)用中，為了讓學(xué)生更好地理解機器人的工作原理，以下哪種教學(xué)方法較為有效？（）A.通過實際編程操作讓學(xué)生親身體驗B.利用可視化工具展示機器人的內(nèi)部狀態(tài)C.結(jié)合理論講解和案例分析D.以上方法綜合使用11、假設(shè)在一個基于ROS的機器人項目中，需要對機器人的傳感器數(shù)據(jù)進行實時處理和融合，比如激光雷達、攝像頭和慣性測量單元的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能12、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理激光雷達數(shù)據(jù)的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/LaserScanB.geometry_msgs/TwistC.std_msgs/Float32D.以上都不是13、機器人操作系統(tǒng)中的動作反饋（ActionFeedback）主要用于提供什么信息？（）（）A.任務(wù)進度信息B.錯誤信息C.狀態(tài)信息D.以上都不是14、機器人的運動規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個機器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運動時間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個多目標(biāo)優(yōu)化問題？（）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15、在一個使用ROS的多機器人系統(tǒng)中，如果機器人之間的通信協(xié)議選擇不當(dāng)，可能會導(dǎo)致什么后果？（）A.通信延遲增加或通信失敗B.通信速度加快C.系統(tǒng)資源消耗降低D.機器人協(xié)作更順暢16、當(dāng)使用ROS進行機器人的仿真和調(diào)試時，需要選擇合適的仿真工具和環(huán)境?？紤]到真實性和可擴展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能17、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間通過話題（Topic）進行通信。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)中有兩個節(jié)點，一個負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個負責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點發(fā)布的話題消息頻率過高，可能會導(dǎo)致什么問題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點處理不過來，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對系統(tǒng)沒有明顯影響18、ROS中的狀態(tài)機（StateMachine）常用于描述機器人的行為邏輯。如果狀態(tài)機設(shè)計復(fù)雜且混亂，會對系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護困難B.運行效率提高C.資源消耗降低D.功能更強大19、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人姿態(tài)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是20、在ROS環(huán)境中，對于機器人的故障診斷和錯誤處理，需要一種有效的機制來檢測和報告異常情況。假設(shè)機器人在運行過程中出現(xiàn)硬件故障或軟件錯誤，以下哪種方法能夠及時發(fā)現(xiàn)并通知相關(guān)人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機器人自動恢復(fù)，不進行報告C.使用ROS的日志系統(tǒng)和監(jiān)控工具D.忽略故障，繼續(xù)運行二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明ROS中的生物研究機器人中的應(yīng)用案例。2、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)維護和支持策略。3、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機器人的編隊控制？三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體粗糙度檢測系統(tǒng)。2、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的鹿角菜養(yǎng)殖場鹿角菜收割與運輸機器人的高效收割與運輸系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計一個機器人的物體搬運路徑優(yōu)化系統(tǒng)，減少能耗。4、（本題5分）開發(fā)一個使用ROS的玻璃廠玻璃板搬運機器人的防破碎搬運系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為地質(zhì)勘探機器人設(shè)計一個地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和樣本采集系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）在機器人的遠程監(jiān)控