遼寧中醫(yī)藥大學(xué)《機(jī)器人技術(shù)》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頁遼寧中醫(yī)藥大學(xué)《機(jī)器人技術(shù)》

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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)模式的機(jī)器人時(shí)，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。假設(shè)機(jī)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(jìn)行建模，精確但計(jì)算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進(jìn)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(jìn)行精確建模，依靠經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)進(jìn)行控制2、當(dāng)在ROS中開發(fā)機(jī)器人的協(xié)作抓取任務(wù)時(shí)，以下哪種力控制策略能夠確保抓取的穩(wěn)定性和安全性？（）A.位置力混合控制B.阻抗控制C.力位控制D.以上都是。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)作抓取一個(gè)物體，需要精確控制抓取力和位置，避免物體滑落或損壞，上述哪種力控制策略能夠更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全的抓取，并詳細(xì)說明其在ROS中的應(yīng)用和參數(shù)調(diào)整3、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，需要結(jié)合地圖構(gòu)建和定位技術(shù)。假設(shè)有一個(gè)室內(nèi)環(huán)境，機(jī)器人需要在其中自主移動(dòng)。以下關(guān)于地圖構(gòu)建和定位的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法同時(shí)進(jìn)行地圖構(gòu)建和機(jī)器人定位B.基于粒子濾波的定位方法可以處理機(jī)器人位置的不確定性C.構(gòu)建的地圖可以是二維柵格地圖或三維點(diǎn)云地圖，根據(jù)需求選擇D.一旦地圖構(gòu)建完成，機(jī)器人的定位就不再需要實(shí)時(shí)更新，因?yàn)榈貓D是固定不變的4、在一個(gè)基于ROS的多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)。以下哪種方法可以有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)？（）A.中央控制器統(tǒng)一分配任務(wù)B.機(jī)器人通過協(xié)商自主分配任務(wù)C.使用市場機(jī)制進(jìn)行任務(wù)分配D.以上方法都可以5、對于ROS中的機(jī)器人軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，以下哪種設(shè)計(jì)模式常用于提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.插件架構(gòu)D.事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)。假設(shè)機(jī)器人的功能不斷增加和更新，需要一種靈活的架構(gòu)來方便地添加新的模塊和功能，同時(shí)不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性，上述哪種設(shè)計(jì)模式能夠更好地滿足這一需求，并闡述其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)6、在一個(gè)使用ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)對障礙物的檢測和規(guī)避。以下哪種傳感器組合在這種情況下通常能提供較好的效果？（）A.激光雷達(dá)和超聲波傳感器B.攝像頭和慣性測量單元C.紅外傳感器和GPSD.以上組合都不太適合7、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點(diǎn)（Node）之間通過（）進(jìn)行通信。A.消息隊(duì)列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是8、在ROS中，當(dāng)需要處理大量的機(jī)器人數(shù)據(jù)時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可能最為適合？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫B.NoSQL數(shù)據(jù)庫C.文件系統(tǒng)D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫9、在ROS中，對于機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度和資源分配，需要考慮多個(gè)并發(fā)的任務(wù)和有限的計(jì)算資源。假設(shè)有多個(gè)不同優(yōu)先級的任務(wù)同時(shí)請求資源，以下哪種調(diào)度策略能夠更好地平衡系統(tǒng)性能和任務(wù)的及時(shí)性？（）A.先到先服務(wù)調(diào)度B.優(yōu)先級調(diào)度C.隨機(jī)調(diào)度D.平均分配資源調(diào)度10、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)是？（）（）A.路徑規(guī)劃B.地圖構(gòu)建C.定位D.以上都是11、ROS中的機(jī)器人系統(tǒng)部署到實(shí)際環(huán)境中時(shí)，需要考慮環(huán)境的不確定性和干擾。以下哪種方法能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性？（）A.增加傳感器數(shù)量B.采用冗余設(shè)計(jì)C.優(yōu)化控制算法D.以上都是請?jiān)敿?xì)解釋每個(gè)選項(xiàng)在增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性方面的作用和效果12、在ROS開發(fā)中，常常需要對機(jī)器人的行為進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。假設(shè)要讓機(jī)器人在特定條件下執(zhí)行一系列動(dòng)作，如前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、抓取物體等。以下關(guān)于機(jī)器人行為編程的方法，哪一個(gè)是不正確的？（）A.可以使用狀態(tài)機(jī)來描述機(jī)器人的不同行為狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件B.基于行為樹的編程方法可以清晰地表示復(fù)雜的行為邏輯C.直接編寫順序執(zhí)行的代碼來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行為，無需考慮模塊化和可擴(kuò)展性D.使用腳本語言（如Python）結(jié)合ROS的API可以方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行為邏輯13、ROS中的TF變換在多機(jī)器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人之間的相對位置發(fā)生變化時(shí)，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實(shí)時(shí)測量并更新B.使用通信協(xié)議在機(jī)器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進(jìn)行推算D.以上方法可以結(jié)合使用14、在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人抓取任務(wù)中，需要精確控制機(jī)械手的抓取力度。以下哪種傳感器可以提供有關(guān)抓取力度的信息？（）A.壓力傳感器B.扭矩傳感器C.位置傳感器D.速度傳感器15、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人動(dòng)作指令的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_actionB./action/robotC./cmd_action/robotD.以上都不是16、在ROS環(huán)境下，對機(jī)器人的路徑跟蹤控制進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化時(shí)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在跟蹤過程中出現(xiàn)偏差較大的情況。以下可能的原因分析，正確的是：（）A.傳感器數(shù)據(jù)噪聲過大，導(dǎo)致控制輸入不準(zhǔn)確B.控制算法參數(shù)設(shè)置不合理，需要重新調(diào)整C.機(jī)械結(jié)構(gòu)存在間隙或松動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度D.以上原因都有可能，需要逐步排查17、在使用ROS開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航功能時(shí)，需要考慮地圖構(gòu)建。如果地圖構(gòu)建不準(zhǔn)確，以下哪種情況最有可能發(fā)生？（）A.機(jī)器人無法導(dǎo)航，迷失方向B.機(jī)器人能夠正常導(dǎo)航，但路徑不是最優(yōu)C.機(jī)器人導(dǎo)航速度加快D.系統(tǒng)自動(dòng)重新構(gòu)建準(zhǔn)確的地圖18、當(dāng)在ROS中處理機(jī)器人的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索時(shí)，例如長期的運(yùn)行數(shù)據(jù)和日志，以下哪種數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠提供高效和可靠的解決方案？（）A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MySQLB.非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如MongoDBC.本地文件存儲(chǔ)，不使用數(shù)據(jù)庫D.內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，如Redis19、在基于ROS的機(jī)器人語音交互系統(tǒng)中，需要對語音指令進(jìn)行識別和解析。以下哪種語音識別引擎與ROS集成較為方便？（）A.百度語音B.科大訊飛語音C.谷歌語音D.以上都可以，取決于具體的需求和集成難度20、ROS中的動(dòng)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(shí)間C.兩者皆有D.以上都不是21、在ROS框架下，對于機(jī)器人的視覺感知處理，以下哪種工具或庫常被用于圖像識別和目標(biāo)檢測？（）A.OpenCVB.TensorFlowC.PyTorchD.Caffe。假設(shè)需要讓機(jī)器人實(shí)時(shí)識別和跟蹤特定的物體，圖像數(shù)據(jù)量大且復(fù)雜，對實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求較高，上述哪個(gè)選項(xiàng)能夠提供更強(qiáng)大和高效的視覺處理能力，并解釋其在ROS中的集成和應(yīng)用方式22、當(dāng)在ROS中集成新的硬件設(shè)備時(shí)，如果設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不完善，會(huì)出現(xiàn)什么問題？（）A.設(shè)備無法正常工作或工作不穩(wěn)定B.系統(tǒng)自動(dòng)修復(fù)驅(qū)動(dòng)程序C.設(shè)備性能提升D.對其他設(shè)備沒有影響23、ROS中的機(jī)器人仿真在開發(fā)和測試中起著重要作用。假設(shè)要對一個(gè)新設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行性能評估和算法驗(yàn)證，需要在仿真環(huán)境中模擬其與真實(shí)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(jī)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24、ROS中的機(jī)器人模型校準(zhǔn)是確保機(jī)器人準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的重要步驟。假設(shè)需要校準(zhǔn)機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度傳感器，以下哪種方法可能被采用？（）A.手動(dòng)測量關(guān)節(jié)角度，然后在代碼中進(jìn)行修正B.使用標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行對比校準(zhǔn)C.運(yùn)行特定的校準(zhǔn)程序，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù)D.不需要校準(zhǔn)，傳感器的出廠參數(shù)足夠準(zhǔn)確25、ROS中的服務(wù)可以有多個(gè)客戶端同時(shí)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)26、在一個(gè)基于ROS的醫(yī)療機(jī)器人項(xiàng)目中，需要確保機(jī)器人操作的安全性和精度，同時(shí)符合醫(yī)療法規(guī)要求。以下哪種安全機(jī)制和認(rèn)證方法可能會(huì)被用于醫(yī)療機(jī)器人？（）A.安全監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)評估B.精度校準(zhǔn)和驗(yàn)證測試C.醫(yī)療設(shè)備認(rèn)證和法規(guī)遵循D.以上都有可能27、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的故障診斷和容錯(cuò)控制，需要監(jiān)測機(jī)器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于故障診斷和容錯(cuò)？（）A.傳感器監(jiān)測和故障樹分析B.模型參考自適應(yīng)診斷和冗余設(shè)計(jì)C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測和恢復(fù)策略D.以上都有可能28、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于管理機(jī)器人硬件資源的工具？（）（）A.roslaunchB.rosparamC.rosserviceD.以上都不是29、在機(jī)器人的協(xié)作控制中，多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)同完成一個(gè)復(fù)雜任務(wù)。假設(shè)一組機(jī)器人需要共同搬運(yùn)一個(gè)大型物體，并且要保持物體的平衡和穩(wěn)定。以下哪種協(xié)作控制策略能夠有效地協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)？（）A.集中式控制B.分布式控制C.主從式控制D.混合式控制30、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，需要進(jìn)行有效的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)和代碼管理。以下哪種方法和工具通常會(huì)被應(yīng)用？（）A.模塊化設(shè)計(jì)和版本控制系統(tǒng)B.面向?qū)ο缶幊毯痛a審查C.微服務(wù)架構(gòu)和持續(xù)集成/持續(xù)部署D.以上都有可能二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于醫(yī)療手術(shù)領(lǐng)域時(shí)，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何保障高精度的動(dòng)作控制、實(shí)時(shí)的圖像引導(dǎo)和安全的操作流程，以及如何與醫(yī)生的操作進(jìn)行協(xié)同和配合。2、（本題5分）假設(shè)開發(fā)一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的極地科學(xué)考察機(jī)器人，需要在極端寒冷和惡劣的環(huán)境中工作。全面分析ROS在低溫保護(hù)、能源供應(yīng)、冰層探測以及遠(yuǎn)程監(jiān)控方面的關(guān)鍵問題和解決方法。3、（本題5分）在機(jī)器人的氣象觀測應(yīng)用中，ROS怎樣應(yīng)對多變的氣象條件和保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。請?jiān)敿?xì)綜合分析ROS中的傳感器校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)融合和異常檢測機(jī)制。4、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于文化藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域，如繪畫、音樂演奏等，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意表達(dá)、藝術(shù)感知和與人類藝術(shù)家的互動(dòng)，以及如何突破技術(shù)限制展現(xiàn)獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格。5、（本題5分）對于一個(gè)使用ROS的隧道施工機(jī)器人系統(tǒng)，負(fù)責(zé)挖掘、支護(hù)等工作。詳細(xì)分析ROS在隧道地質(zhì)適應(yīng)、施工進(jìn)度控制、設(shè)備故障預(yù)警以及通風(fēng)照明條件下的操作方面的關(guān)注點(diǎn)和難題。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1