内江职业技术学院《机器人建模与仿真》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页内江职业技术学院

《机器人建模与仿真》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、当在ROS中开发一个机器人的语音交互模块时，需要进行语音识别和合成。假设要实现高准确率的语音识别和自然流畅的语音合成，以下哪种技术组合可能最合适？（）A.使用传统的隐马尔可夫模型（HMM）进行语音识别，文语转换（TTS）技术进行语音合成B.采用深度学习的卷积神经网络（CNN）进行语音识别，基于神经网络的语音合成模型C.依赖开源的语音识别和合成库，不进行定制优化D.以上技术组合都不合适，需要自行研发全新的技术2、ROS中的包（Package）是组织代码和资源的基本单元。假设一个大型机器人项目包含多个功能模块，以下关于包的划分和管理原则，正确的是：（）A.将所有功能放在一个大包中，方便统一管理和编译B.按照功能相关性将代码拆分成多个小包，提高代码的可维护性和可复用性C.包的数量越少越好，以减少系统的复杂性D.包的划分随意，对项目开发没有太大影响3、ROS中的机器人安全机制至关重要，特别是在与人类密切接触或在危险环境中工作的机器人。假设机器人需要避免对人类造成伤害或对环境造成破坏。以下哪种安全策略和防护措施的实施最为重要？（）A.速度和力量限制、碰撞检测和紧急停止功能B.安装防护栏和警示标志C.不考虑安全问题，只关注功能实现D.依靠人类操作人员的警惕性4、当机器人需要与人类进行紧密交互时，安全性和舒适性是重要考虑因素。假设一个服务机器人在为人类提供帮助时，需要避免对人类造成伤害，并提供友好的交互体验。以下哪种设计原则和技术能够实现这一目标？（）A.柔软的外壳材料B.速度和力量限制C.人类感知检测D.以上都是5、在开发基于ROS的机器人视觉应用时，需要对图像进行处理和分析。假设要从摄像头获取的图像中识别特定的物体，并计算其位置和姿态。以下哪种计算机视觉技术和ROS工具的组合最能有效地实现这一目标？（）A.使用传统的图像处理算法和OpenCV库B.基于深度学习的目标检测模型和相关的ROS接口C.依赖硬件加速的视觉处理模块D.不使用任何专门的视觉技术，仅通过人工观察图像6、当为机器人设计视觉感知系统时，需要考虑多种因素。假设机器人需要在不同光照条件下准确识别物体。以下哪种图像处理技术对于解决光照变化对物体识别的影响最为有效？（）A.直方图均衡化B.边缘检测C.图像滤波D.图像分割7、ROS中的服务服务器（ServiceServer）需要实现以下哪些函数？（）（）A.处理请求的函数B.发送响应的函数C.两者皆有D.以上都不是8、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和管理全局参数。假设一个机器人系统有多个节点需要访问相同的配置参数，以下关于参数服务器使用的描述，正确的是：（）A.每个节点都应该独立存储参数，避免依赖参数服务器，以提高可靠性B.参数服务器能够方便地实现参数的共享和动态修改，适合这种多节点访问的情况C.参数服务器会增加系统的复杂性，应尽量减少使用，通过消息传递参数D.参数服务器只适用于存储少量关键参数，对于大量参数不适用9、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个节点之间的同步通信时，以下哪种机制通常被采用？（）A.话题（Topic）B.服务（Service）C.动作（Action）D.参数服务器（ParameterServer）。假设多个机器人传感器节点需要在特定时间间隔内同步发送数据进行融合处理，上述哪种通信机制能够更好地满足这种严格的同步需求，并说明其工作原理和优势10、在ROS框架下，对于机器人的动态模型辨识，以下哪种方法能够有效地估计模型参数？（）A.最小二乘法B.极大似然估计C.递推最小二乘法D.粒子群优化算法。假设需要根据机器人的实际运动数据来辨识其动态模型的参数，如质量、惯性矩等，上述哪种方法在准确性和计算效率上更有优势，并详细介绍其在ROS中的应用步骤11、对于ROS中的机器人软件架构设计，以下哪种设计模式常用于提高代码的可维护性和可扩展性？（）A.分层架构B.微服务架构C.插件架构D.事件驱动架构。假设机器人的功能不断增加和更新，需要一种灵活的架构来方便地添加新的模块和功能，同时不影响现有系统的稳定性，上述哪种设计模式能够更好地满足这一需求，并阐述其在ROS中的应用和优点12、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于一次性启动多个节点和配置参数。当启动文件中的某个节点出现故障时，以下哪种处理方式是合适的？（）A.停止整个启动过程B.忽略故障节点，继续启动其他节点C.尝试重新启动故障节点D.以上方式都可以，根据具体情况选择13、在使用ROS进行机器人路径规划时，需要考虑环境中的动态障碍物。以下哪种方法可以有效地应对动态障碍物？（）A.实时重新规划路径B.预测障碍物的运动轨迹C.结合传感器数据进行局部避障D.以上方法都需要14、ROS支持机器人的远程控制和监控。假设需要在远程位置对机器人进行实时操作和状态查看。以下哪种远程控制和监控的实现方式在安全性和稳定性方面最为可靠？（）A.通过VPN建立安全连接B.使用公共网络直接连接C.依赖第三方的远程控制平台D.不进行远程控制和监控15、在ROS中开发机器人的语音交互功能时，如果语音识别的准确率较低，会对用户体验产生什么影响？（）A.用户难以与机器人有效沟通B.机器人自主学习提高准确率C.用户体验不受影响D.系统性能提升16、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和共享全局参数。当多个节点同时尝试修改同一个参数时，以下哪种处理方式是正确的？（）A.最后修改的节点生效B.第一个修改的节点生效C.随机选择一个节点的修改生效D.所有修改都被拒绝，保持参数不变17、假设在ROS中开发一个用于空间探索的机器人，需要应对极端的温度、辐射和通信延迟等问题。以下哪种技术和设计方法可能有助于解决这些挑战？（）A.热防护设计和抗辐射电子设备B.自主决策算法和深空通信协议C.能源管理系统和容错设计D.以上都有可能18、在ROS中，为了提高机器人系统的性能和实时性，常常需要进行优化。假设一个机器人节点的计算量较大，导致系统响应延迟，以下关于优化的方法，哪一项是不正确的？（）A.可以对算法进行优化，减少计算复杂度B.使用多线程或多进程技术并行处理任务，提高效率C.减少节点之间的通信数据量，避免不必要的消息传递D.优化只需要关注软件层面，硬件性能对系统性能没有影响19、ROS中的服务（Service）通常用于实现节点之间的请求-响应通信模式。考虑一个机器人导航系统，其中一个节点提供路径规划服务，另一个节点请求路径规划。如果服务响应时间过长，以下哪种情况最有可能发生？（）A.机器人停止运动，等待响应B.机器人自行选择随机路径前进C.系统自动切换到备用的路径规划算法D.机器人按照之前的路径继续前进20、在ROS框架下，对于机器人的动态环境适应能力，以下哪种技术能够实时更新地图和规划路径？（）A.即时定位与地图构建（SLAM）B.动态窗口法C.基于采样的规划D.以上都是。假设机器人在动态环境中运行，环境中的障碍物可能会移动或出现新的障碍物，需要实时调整地图和路径规划，上述哪种技术能够提供更快速和有效的适应能力，并阐述其在ROS中的实现和应用二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明ROS中的药物研发科学管理机器人中的管理科学性体现。2、（本题5分）说明ROS中的水产养殖饲料投放机器人中的投放量控制。3、（本题5分）简述ROS中的考古发掘现场保护机器人中的保护措施执行。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于ROS构建一个机器人的自主越障系统，能够跨越不同高度和类型的障碍物。2、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的动态目标跟踪系统，能够实时跟踪移动的目标。3、（本题5分）设计一个基于ROS的蜈蚣养殖场蜈蚣收集机器人的高效收集与防护系统。4、（本题5分）在ROS中构建一个灵芝养殖场灵芝监测与采摘机器人的生长监测与采摘系统。5、（本题5分）设计一个基于机器人操作系统（ROS）的移动机器人路径规划算法，使其能够在复杂环境中避开障碍物并到达指定目标点。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在铁路轨道检测中，机器人需要在高速运行的轨道上进行