上海海事大學(xué)《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______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1分，共20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、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與外部系統(tǒng)進(jìn)行集成的機(jī)器人應(yīng)用時，例如與工業(yè)自動化設(shè)備或其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行交互。以下哪種接口和協(xié)議的選擇能夠最有效地實現(xiàn)這種集成，同時保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性？（）A.使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信協(xié)議，如ModbusB.自定義專用的接口和協(xié)議C.依賴中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸D.不進(jìn)行集成，獨立運行2、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃時，以下哪種算法常用于在復(fù)雜環(huán)境中找到最優(yōu)路徑？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蟻群算法。假設(shè)機(jī)器人需要在充滿障礙物的室內(nèi)環(huán)境中快速找到一條從起始點到目標(biāo)點的最短且無碰撞路徑，同時考慮環(huán)境的動態(tài)變化，上述哪種算法更適合，并闡述其特點和適用場景3、假設(shè)在一個復(fù)雜的機(jī)器人任務(wù)中，需要對機(jī)器人的運動軌跡進(jìn)行精確規(guī)劃。在ROS中，以下哪種算法或工具可能是最適合的？（）A.A*算法B.RRT算法C.人工勢場法D.隨機(jī)漫步算法請分別闡述每個選項在機(jī)器人運動軌跡規(guī)劃中的特點和適用條件4、對于ROS中的機(jī)器人視覺目標(biāo)跟蹤，以下哪種算法能夠適應(yīng)目標(biāo)的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C(jī).基于深度學(xué)習(xí)的跟蹤D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人需要在復(fù)雜場景中持續(xù)跟蹤移動的目標(biāo)，目標(biāo)可能會發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會被其他物體遮擋，上述哪種目標(biāo)跟蹤算法能夠更好地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實現(xiàn)和優(yōu)化方法5、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節(jié)點和配置參數(shù)。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)有多個相互依賴的節(jié)點需要啟動，以下關(guān)于啟動文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節(jié)點的啟動命令都寫在一個啟動文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關(guān)節(jié)點的啟動命令分組寫在不同的啟動文件中C.啟動文件越簡單越好，只啟動關(guān)鍵節(jié)點D.啟動文件的編寫方式對系統(tǒng)啟動沒有影響6、機(jī)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(jìn)度信息B.錯誤信息C.狀態(tài)信息D.以上都不是7、在ROS中，對于機(jī)器人的軟件開發(fā)過程，需要遵循一定的代碼規(guī)范和風(fēng)格。以下哪種做法能夠提高代碼的可讀性和可維護(hù)性？（）A.統(tǒng)一的變量命名和函數(shù)注釋B.隨意的代碼風(fēng)格，不做規(guī)范C.只關(guān)注功能實現(xiàn)，不考慮代碼風(fēng)格D.不寫注釋，依靠代碼本身理解8、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機(jī)器人的觸覺感知和交互，需要選擇合適的觸覺傳感器和處理算法。以下哪種觸覺傳感器和算法可能會被用于觸覺感知？（）A.電容式觸覺傳感器和觸覺信號處理B.電阻式觸覺傳感器和模式識別算法C.壓電式觸覺傳感器和特征提取算法D.以上都有可能9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間通過話題（Topic）進(jìn)行通信。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)中有兩個節(jié)點，一個負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個負(fù)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10、ROS中的可視化工具rviz可以顯示以下哪些內(nèi)容？（）（）A.機(jī)器人模型B.傳感器數(shù)據(jù)C.規(guī)劃路徑D.以上都是11、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠自主導(dǎo)航的移動機(jī)器人，需要實現(xiàn)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和實時定位等功能。以下哪種技術(shù)組合在ROS中能夠最有效地實現(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GPS進(jìn)行定位B.采用RRT算法規(guī)劃路徑，利用視覺SLAM構(gòu)建地圖，借助慣性導(dǎo)航定位C.運用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、ROS中的話題可以有多個發(fā)布者和訂閱者，這種特性被稱為（）（）A.多對多通信B.一對多通信C.多對一通信D.一對一通信13、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠自主充電的機(jī)器人，以下哪個模塊或功能是關(guān)鍵的？（）A.電池電量監(jiān)測B.充電接口識別C.路徑規(guī)劃到充電點D.充電協(xié)議支持請詳細(xì)說明每個選項在自主充電功能實現(xiàn)中的必要性和作用14、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點可以通過哪種方式進(jìn)行分布式通信？（）（）A.TCP/IPB.UDPC.多播（Multicast）D.以上都是15、ROS中的動作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時間C.兩者皆有D.以上都不是16、ROS中的服務(wù)可以有多個客戶端同時請求，這種特性被稱為（）（）A.一對多服務(wù)B.多對一服務(wù)C.多對多服務(wù)D.一對一服務(wù)17、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時，需要考慮機(jī)器人的運動學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人是一個輪式移動機(jī)器人，以下哪種路徑規(guī)劃算法更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹（RRT）算法D.以上算法都需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇18、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的力控制時，以下哪種傳感器常用于測量接觸力和力矩？（）A.六維力傳感器B.壓力傳感器C.扭矩傳感器D.應(yīng)變片傳感器。假設(shè)機(jī)器人需要在與環(huán)境或物體的交互中精確控制施加的力和力矩，上述哪種傳感器能夠提供更準(zhǔn)確和實時的力反饋信息，并說明其工作原理和在ROS中的接口實現(xiàn)19、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個具有多傳感器融合功能的機(jī)器人時，需要處理不同傳感器數(shù)據(jù)的幀率不一致和時間戳差異的問題。以下哪種方法能夠有效地對齊和融合這些不同步的數(shù)據(jù)？（）A.忽略時間戳，直接融合數(shù)據(jù)B.根據(jù)固定的延遲進(jìn)行數(shù)據(jù)對齊C.使用時間同步算法精確對齊數(shù)據(jù)D.隨機(jī)選擇數(shù)據(jù)進(jìn)行融合20、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）用于存儲和共享全局參數(shù)。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)的配置參數(shù)，如運動速度限制和傳感器校準(zhǔn)值，存儲在參數(shù)服務(wù)器中。當(dāng)多個節(jié)點同時嘗試修改同一個參數(shù)時，以下哪種機(jī)制會被觸發(fā)？（）A.最后修改的節(jié)點的值會被接受，其他修改被忽略B.系統(tǒng)會隨機(jī)選擇一個節(jié)點的修改值進(jìn)行應(yīng)用C.系統(tǒng)會阻止所有修改操作，直到?jīng)_突解決D.系統(tǒng)會將所有修改值進(jìn)行平均，得到最終的參數(shù)值二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）描述ROS中感知處理模塊的一般工作流程。2、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)維護(hù)和支持策略。3、（本題5分）說明ROS中的交通疏導(dǎo)機(jī)器人中的交通流量監(jiān)測技術(shù)。4、（本題5分）簡述ROS中的語音交互模塊集成。5、（本題5分）說明ROS中的醫(yī)學(xué)實驗機(jī)器人中的無菌操作要求。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS搭建一個工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，滿足復(fù)雜的加工任務(wù)需求。2、（本題5分）利用ROS為海洋監(jiān)測機(jī)器人開發(fā)一個水質(zhì)參數(shù)檢測和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。3、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個海參養(yǎng)殖場海參捕撈機(jī)器人的輕柔捕撈與運輸系統(tǒng)。4、（本題5分）在ROS環(huán)境下搭建一個珍珠養(yǎng)殖場珍珠蚌開殼與珍珠采集系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS為航空航天機(jī)器人開發(fā)一個零部件檢測和裝配系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在機(jī)器人操作系統(tǒng)的人機(jī)交互界面設(shè)計方面，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)用場景的需求。2、（本題10分）考慮一個基于R