机器人路径规划与避障测试考核试卷

机器人路径规划与避障测试考核试卷考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________

一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.下列哪种算法不属于机器人路径规划的经典算法？()

A.A*算法

B.Dijkstra算法

C.Bresenham算法

D.RRT算法

2.下列哪种方法不是避障的主要策略？()

A.轨迹优化

B.动态规划

C.传感器融合

D.障碍物忽略

3.在路径规划中，以下哪个概念指的是从起点到目标点的路径？()

A.路径

B.轨迹

C.栅格

D.状态空间

4.哪种传感器通常用于机器人避障？()

A.GPS

B.激光雷达

C.陀螺仪

D.磁罗盘

5.在RRT算法中，什么是节点扩展？()

A.从起点开始生成随机节点

B.从已生成的节点向目标方向生成新节点

C.选择一个节点并将其扩展到树中

D.删除树中的节点

6.下列哪种路径规划方法适用于静态环境？()

A.潜在场方法

B.碰撞检测方法

C.基于行为的避障

D.动态窗口法

7.A*算法中，启发式函数的目的是什么？()

A.评估节点的成本

B.估计从当前节点到目标节点的距离

C.确定下一个要扩展的节点

D.计算路径的总成本

8.在机器人避障中，以下哪个概念指机器人周围的空间模型？()

A.地图

B.模型

C.环境

D.场

9.以下哪种方法通常用于提高路径规划算法的效率？()

A.开放列表

B.封闭列表

C.贪婪算法

D.所有以上方法

10.在路径规划中，哪种方法被用来评估路径的成本？()

A.启发式函数

B.状态空间

C.成本函数

D.节点扩展

11.下列哪种传感器适用于室内环境中的避障？()

A.相机

B.超声波传感器

C.红外传感器

D.所有以上传感器

12.在哪种情况下，机器人需要重新规划路径？()

A.到达目标点

B.环境发生变化

C.电池电量低

D.超出预定时间

13.哪个算法在处理非完整机器人路径规划问题时特别有效？()

A.Dijkstra算法

B.A*算法

C.RRT算法

D.LRTA*算法

14.在基于行为的避障中，以下哪个概念指的是机器人的反应行为？()

A.行为树

B.行为

C.模式

D.路径

二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.以下哪些是机器人路径规划中常用的启发式函数？()

A.欧几里得距离

B.曼哈顿距离

C.对角线距离

D.时间成本

2.机器人避障系统通常包括哪些组件？()

A.传感器

B.控制器

C.执行器

D.路径规划算法

3.以下哪些算法可以用于动态环境中的路径规划？()

A.D*算法

B.A*算法

C.RRT算法

D.LPA*算法

4.以下哪些传感器可以用于机器人的测距和避障？()

A.激光雷达

B.超声波传感器

C.红外传感器

D.摄像头

5.以下哪些是路径规划中可能遇到的问题？()

A.局部最小值

B.死锁

C.高计算成本

D.环境变化

6.以下哪些技术可以用于改善RRT算法的性能？()

A.连接最近节点

B.目标偏向

C.障碍物检测

D.随机采样

7.在路径规划中，以下哪些因素可能影响算法的选择？()

A.环境的复杂性

B.机器人的运动能力

C.计算资源

D.传感器类型

8.以下哪些是机器人避障中的行为控制方法？()

A.反向运动

B.停止

C.路径重规划

D.速度调节

9.以下哪些方法可以用于路径平滑？()

A.贝塞尔曲线

B.B样条

C.人工势场

D.速度规划

10.在多机器人系统中，以下哪些策略可以用于协调机器人的路径规划？()

A.领航者策略

B.聚集策略

C.分散策略

D.跟随者策略

11.以下哪些是路径规划中的优化技术？()

A.粒子群优化

B.遗传算法

C.模拟退火

D.以上都是

12.在哪些情况下，机器人可能会选择重新规划路径？()

A.检测到新的障碍物

B.环境变化导致原路径不可行

C.电池电量低

D.达到预定的路径点

13.以下哪些是适用于不同类型机器人路径规划的环境表示方法？()

A.栅格地图

B.Voronoi图

C.波前扩展网络

D.所有以上方法

14.在哪些类型的机器人中，避障特别重要？()

A.移动机器人

B.自动驾驶汽车

C.工业机器人

D.人形机器人

15.以下哪些因素会影响机器人避障系统的性能？()

A.传感器的精度

B.控制算法的响应速度

C.执行器的反应时间

D.机器人的速度

16.以下哪些方法可以用于机器人路径规划中的碰撞检测？()

A.包围盒

B.球形碰撞检测

C.碰撞预测

D.碰撞响应

17.以下哪些算法可以用于机器人的局部路径规划？()

A.潜在场方法

B.基于行为的避障

C.动态窗口法

D.碰撞避免算法

18.在哪些场景中，基于行为的避障方法特别有用？()

A.动态环境

B.复杂环境

C.需要快速反应的环境

D.所有以上场景

19.以下哪些是机器人路径规划中可能采用的搜索策略？()

A.广度优先搜索

B.深度优先搜索

C.启发式搜索

D.随机搜索

20.在路径规划中，以下哪些技术可以用于处理不确定信息？()

A.概率地图

B.贝叶斯滤波

C.随机采样

D.非线性优化

三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）

1.在A*算法中，F(x)=G(x)+_______,其中G(x)是从起点到当前节点的实际距离，而F(x)是总代价估计。

2.机器人的路径规划通常分为__________路径规划和全局路径规划。

3.在RRT算法中，新节点是通过在__________空间中随机采样并连接到现有节点来生成的。

4.机器人避障的目的是为了避免与环境中的障碍物发生__________。

5.在动态窗口法中，速度空间被限制为__________，以确保机器人可以在每个时间步内安全地移动。

6.________是一种在路径规划中用于评估从当前节点到目标节点距离的启发式函数。

7.机器人传感器融合是将来自不同传感器的数据整合，以获得对__________的一致理解。

8.在基于行为的避障方法中，__________行为负责使机器人避开障碍物。

9.________是一种在全局路径规划中使用的图搜索算法，特别适用于大型空间和动态环境。

10.在多机器人系统中，__________策略允许机器人独立地规划其路径，同时避免相互碰撞。

四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.A*算法总是能够找到最短路径。()

2.机器人的避障策略仅依赖于传感器数据。()

3.RRT算法适用于在未知或动态环境中快速生成路径。()

4.在路径规划中，曼哈顿距离总是小于或等于欧几里得距离。()

5.机器人路径规划中，全局路径规划总是比局部路径规划更重要。()

6.在基于行为的避障中，优先级较高的行为会覆盖优先级较低的行为。()

7.粒子群优化算法可以用于机器人路径规划的优化。()

8.机器人在执行路径规划时，不需要考虑其自身的动力学限制。()

9.栅格地图是表示机器人工作环境的唯一方法。()

10.在多机器人系统中，采用领航者策略时，跟随者机器人不需要进行路径规划。()

五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）

1.描述A*算法的工作原理，并说明它是如何保证找到最短路径的。

2.解释RRT算法的基本概念，并讨论其在机器人路径规划中的应用优势。

3.论述基于行为的避障方法与传统的路径规划算法在处理动态环境中的区别和优势。

4.假设你需要为一个多机器人系统设计一个避障策略，请详细描述你会如何实现这个策略，并解释你选择这种方法的原因。

标准答案

一、单项选择题

1.C

2.D

3.A

4.B

5.C

6.B

7.B

8.A

9.D

10.C

11.D

12.B

13.D

14.A

15.C

16.A

17.D

18.B

19.C

20.D

二、多选题

1.A,B,C

2.A,B,C,D

3.A,D

4.A,B,C,D

5.A,B,C,D

6.A,B,C

7.A,B,C,D

8.A,B,C,D

9.A,B,D

10.A,B,C,D

11.D

12.A,B

13.A,B,C,D

14.A,B,D

15.A,B,C

16.A,B,C,D

17.A,B,C,D

18.A,B,C

19.A,B,C,D

20.A,B,C

三、填空题

1.H(x)

2.局部/即时

3.配置/状态

4.碰撞

5.动态窗口

6.启发式函数

7.环境

8.避障

9.Dijkstra算法

10.独立避障

四、判断题

1.×

2.×

3.√

4.√

5.×

6.√

7.√

8.×

9.×

10.×

五、主观题（参考）

1.A*算法通过评估函数F(x)=G(x)+H(x)来寻找最短路径，其中G(x)是实际走过的路径成本，H(x)是启发式估计的剩余路径成本。它保证最短路径通过优先扩展具有最低F(x)值的节点，并且当到达目标时，该路径必然是最短的。

2.RRT算法通过在状态空间中随机