江西交通職業(yè)技術學院《機器人技術》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁江西交通職業(yè)技術學院《機器人技術》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負責不同的任務，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當一個新的節(jié)點需要與已存在的節(jié)點進行通信時，通常會使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠程過程調(diào)用（RPC）2、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人導航狀態(tài)信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/PathB.nav_msgs/OdometryC.nav_msgs/StatusD.以上都不是3、在ROS控制的機器人康復訓練系統(tǒng)中，如果訓練模式設置不合理，會對患者的康復效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.康復效果不佳或產(chǎn)生副作用B.加速康復進程C.系統(tǒng)自動調(diào)整訓練模式D.對康復沒有影響4、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)。假設一個機器人系統(tǒng)有多個相互依賴的節(jié)點需要啟動，以下關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，只啟動關鍵節(jié)點D.啟動文件的編寫方式對系統(tǒng)啟動沒有影響5、ROS中的機器人仿真在開發(fā)和測試中起著重要作用。假設要對一個新設計的機器人進行性能評估和算法驗證，需要在仿真環(huán)境中模擬其與真實世界的交互。以下哪種ROS支持的仿真工具和環(huán)境最能逼真地模擬機器人的行為和環(huán)境反饋？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行開發(fā)簡單的仿真程序6、在一個基于ROS的農(nóng)業(yè)機器人項目中，需要實現(xiàn)對農(nóng)作物的識別、定位和采摘。為了完成這些任務，以下哪種技術和方法可能會被用到？（）A.機器視覺和圖像分割B.精準定位系統(tǒng)和機械臂控制C.作物生長模型和決策算法D.以上都有可能7、當在ROS中開發(fā)一個具有人機交互功能的機器人時，需要選擇一種合適的用戶界面（UI）框架來實現(xiàn)與用戶的通信和控制指令輸入。假設要考慮界面的美觀性、易用性和與ROS系統(tǒng)的集成性，以下哪個UI框架是較好的選擇？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets8、在使用ROS進行機器人仿真時，需要選擇一個合適的仿真環(huán)境來模擬真實的物理世界和機器人行為。假設要考慮多種物理效果、碰撞檢測和傳感器模擬的準確性，以下哪個仿真工具在ROS中是最適合的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.Unity9、機器人的運動控制是實現(xiàn)精確操作的關鍵。假設一個機器人手臂需要執(zhí)行一個復雜的裝配任務，要求高精度的位置和姿態(tài)控制。以下哪種控制方法能夠更好地滿足這種需求，同時處理系統(tǒng)中的不確定性和干擾？（）A.比例-積分-微分（PID）控制B.模型預測控制（MPC）C.自適應控制D.模糊控制10、在基于ROS的機器人系統(tǒng)中，當需要對多個傳感器的數(shù)據(jù)進行融合以獲得更準確和全面的環(huán)境感知時，以下哪種數(shù)據(jù)融合方法通常是首選？（）A.加權平均法B.卡爾曼濾波C.貝葉斯估計D.簡單拼接請分別闡述每個選項在多傳感器數(shù)據(jù)融合中的原理和適用場景11、在ROS中，機器人的人機交互界面設計對于用戶操作和監(jiān)控機器人非常重要。假設需要為一個工業(yè)機器人設計一個直觀易用的人機交互界面。以下關于ROS人機交互界面的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用Qt等圖形庫來開發(fā)人機交互界面B.人機交互界面應該能夠?qū)崟r顯示機器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)C.用戶的操作指令可以通過人機交互界面直接發(fā)送給ROS節(jié)點D.人機交互界面的設計不需要考慮用戶的使用習慣和工作流程12、假設在ROS中開發(fā)一個用于極地考察的機器人，需要應對極寒、大風和低光照等極端環(huán)境。以下哪種技術和裝備可能會被用于極地機器人？（）A.耐寒材料和保溫結構B.抗風設計和能源存儲C.低光照視覺系統(tǒng)和導航設備D.以上都有可能13、當使用ROS控制一個人形機器人進行行走和動作模仿時，需要考慮復雜的動力學和平衡控制。以下哪種方法和技術可能會被用于人形機器人的控制？（）A.零力矩點控制B.基于神經(jīng)網(wǎng)絡的控制C.全身運動規(guī)劃和協(xié)同控制D.以上都有可能14、ROS中的參數(shù)服務器可以存儲全局參數(shù)。當參數(shù)數(shù)量過多時，如何提高參數(shù)的查找和訪問效率？（）A.對參數(shù)進行分類和索引B.使用高效的數(shù)據(jù)結構存儲參數(shù)C.定期清理不必要的參數(shù)D.以上方法都可以15、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.關節(jié)信息C.傳感器信息D.以上都是16、當使用ROS開發(fā)一個用于教育的機器人時，需要考慮用戶友好的編程接口和教學功能。以下哪種編程模式和教學工具可能會被集成到機器人系統(tǒng)中？（）A.圖形化編程和互動式教學課程B.腳本編程和虛擬實驗室C.基于Python的編程和案例庫D.以上都有可能17、對于ROS中的機器人視覺目標跟蹤，以下哪種算法能夠適應目標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.基于深度學習的跟蹤D.以上都是。假設機器人需要在復雜場景中持續(xù)跟蹤移動的目標，目標可能會發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會被其他物體遮擋，上述哪種目標跟蹤算法能夠更好地應對這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實現(xiàn)和優(yōu)化方法18、在ROS系統(tǒng)中，對于機器人的動態(tài)建模和仿真，以下哪種工具或軟件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE請分別介紹每個選項的特點和在機器人動態(tài)建模與仿真中的應用廣泛性19、在使用ROS進行機器人的感知融合時，需要處理不同傳感器的坐標系轉(zhuǎn)換和校準問題。假設傳感器的安裝位置和方向存在偏差，以下哪種方法能夠準確地進行坐標系校準？（）A.手動測量和計算校準參數(shù)B.基于機器學習的自動校準C.不進行校準，直接使用原始數(shù)據(jù)D.隨機設置校準參數(shù)20、ROS支持分布式機器人系統(tǒng)的開發(fā)。假設一個分布式機器人系統(tǒng)由多個通過網(wǎng)絡連接的機器人組成，以下關于分布式通信和同步的描述，正確的是：（）A.依賴ROS的默認通信機制，無需特殊處理分布式同步問題B.使用時間同步協(xié)議，確保各個機器人的時間基準一致C.忽略分布式環(huán)境中的通信延遲和丟包，對系統(tǒng)性能影響不大D.分布式機器人系統(tǒng)無法實現(xiàn)有效的通信和同步21、在使用ROS開發(fā)水下機器人系統(tǒng)時，需要考慮水的阻力和浮力等特殊因素。以下關于模型建立和控制算法調(diào)整的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的機器人模型和控制算法，忽略水下環(huán)境的影響B(tài).在通用模型的基礎上，增加水動力參數(shù)進行修正C.開發(fā)全新的水下機器人專用模型和控制算法D.水下環(huán)境對機器人系統(tǒng)影響不大，無需特殊處理22、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當需要實現(xiàn)多個機器人之間的通信和協(xié)作，以完成一個復雜的任務，例如在倉庫中進行貨物搬運和分揀，以下哪種通信機制最為關鍵？（）A.主題通信B.服務通信C.動作通信D.參數(shù)服務器23、機器人的視覺系統(tǒng)在不同光照條件下可能會出現(xiàn)性能下降。假設機器人需要在戶外環(huán)境中工作，白天和夜晚的光照差異較大。以下哪種方法能夠提高視覺系統(tǒng)在不同光照條件下的穩(wěn)定性和適應性？（）A.多光源照明B.自動曝光和白平衡調(diào)整C.光照不變特征提取D.以上方法均可24、在一個基于ROS的醫(yī)療機器人項目中，需要確保機器人操作的安全性和精度，同時符合醫(yī)療法規(guī)要求。以下哪種安全機制和認證方法可能會被用于醫(yī)療機器人？（）A.安全監(jiān)控系統(tǒng)和風險評估B.精度校準和驗證測試C.醫(yī)療設備認證和法規(guī)遵循D.以上都有可能25、當在ROS中開發(fā)一個需要長期運行的機器人系統(tǒng)時，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。假設機器人需要在無人值守的情況下連續(xù)工作數(shù)周甚至數(shù)月。以下哪種措施和技術的應用能夠最大程度地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和軟件容錯機制B.定期重啟系統(tǒng)和更新軟件C.不采取任何特別措施，依靠系統(tǒng)自身D.減少功能模塊，降低系統(tǒng)復雜度26、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動Gazebo模擬器的命令是？（）（）A.gazeboB.roslaunchgazebo_rosempty_world.launchC.rosrungazebo_rosgazeboD.以上都不是27、ROS中的參數(shù)服務器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結構存儲參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹28、當在ROS中集成第三方庫時，如果庫的許可證不兼容，會產(chǎn)生什么法律風險？（）A.可能面臨侵權訴訟B.性能提升C.沒有風險D.系統(tǒng)更安全29、假設在一個ROS驅(qū)動的服務機器人項目中，需要根據(jù)不同的場景和用戶需求動態(tài)配置機器人的行為參數(shù)。以下哪種方法能夠在運行時靈活地修改這些參數(shù)，而無需重新編譯代碼？（）A.將參數(shù)硬編碼在程序中B.使用配置文件，并在運行時讀取C.通過ROS的參數(shù)服務器（ParameterServer）D.不支持參數(shù)修改，每次重新編譯30、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點（Node）是基本的計算單元。假設一個機器人系統(tǒng)中有多個節(jié)點負責不同的任務，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運動控制和路徑規(guī)劃等。當這些節(jié)點需要進行通信時，通常會使用ROS提供的某種機制。以下關于ROS節(jié)點通信方式的描述，哪一項是正確的？（）A.節(jié)點之間通過共享內(nèi)存進行直接的數(shù)據(jù)交換B.節(jié)點之間使用基于TCP/IP的套接字通信C.節(jié)點通過發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式和服務（Service）模式進行通信D.節(jié)點之間的通信必須通過中央服務器進行中轉(zhuǎn)二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設要開發(fā)一個ROS操控的沙漠探險機器人，能夠在惡劣的沙漠環(huán)境中進行資源勘探和環(huán)境監(jiān)測。深入分析ROS在高溫沙塵防護、地形穿越、能源供應以及遠程通信方面的關鍵技術和難題。2、（本題5分）在一個半導體制造工廠，ROS被用于控制機器人進行芯片搬運和檢測。請詳細分析如何利用ROS實現(xiàn)高精度操作、靜電防護、無塵環(huán)境適應以及與生產(chǎn)流程的緊密配合，同時應對可能的故障和精度挑戰(zhàn)。3、（本題5分）當機器人應用于能源領域的勘探、開采和輸送等任務時，分析機器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)高效的能源利用、安全監(jiān)控和故障診斷，以及如何適應不同能源類型和工作環(huán)境的要求。4、（本題5分）在機器人集群協(xié)作中，如大規(guī)模的無人機編隊飛行，分析機器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)高效的任務分配、信息共享和協(xié)同控制，以及如何保證整個集群的穩(wěn)定性和魯棒性。5、（本題5分）當機器人應用于文化藝術創(chuàng)作領域，如繪畫、音樂演奏等，分析機器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)創(chuàng)意表達、藝術感知和與人類藝術家的互動，以及如何突破技術限制展現(xiàn)獨特的藝術風格。三、