山东农业工程学院《机器人与人工智能基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、ROS中的导航功能包集（NavigationStack）提供了机器人自主导航的基本框架。假设要对导航功能进行定制和扩展，以下关于操作方法的描述，正确的是：（）A.直接修改导航功能包集的源代码，实现定制需求B.利用导航功能包集提供的接口和参数，进行配置和扩展C.重新开发一个全新的导航框架，替代原有的功能包集D.导航功能包集无法进行定制和扩展2、ROS中的Gazebo可以模拟不同的环境条件。当需要模拟恶劣天气对机器人的影响时，以下哪个因素需要重点考虑？（）A.能见度B.地面摩擦力C.温度D.以上因素都需要3、在使用ROS进行机器人的远程监控和控制时，需要确保数据传输的安全性和保密性。以下哪种加密和认证方法能够有效地保护通信内容不被窃取和篡改？（）A.不进行加密和认证B.使用简单的对称加密算法C.采用公钥基础设施（PKI）进行加密和认证D.依靠网络防火墙进行保护4、假设要在ROS中开发一个能够自主导航的移动机器人，需要实现地图构建、路径规划和实时定位等功能。以下哪种技术组合在ROS中能够最有效地实现这些功能？（）A.使用A*算法进行路径规划，基于激光雷达构建地图，通过GPS进行定位B.采用RRT算法规划路径，利用视觉SLAM构建地图，借助惯性导航定位C.运用Dijkstra算法找路径，用深度相机建图，使用蓝牙定位D.随机选择路径规划和定位方法，不考虑地图构建5、在机器人的运动学建模中，需要准确描述关节之间的关系。假设一个具有多个旋转关节和移动关节的机器人手臂。以下哪种运动学建模方法能够简洁地表示这种复杂的结构，并方便进行运动分析？（）A.正向运动学B.逆向运动学C.雅克比矩阵D.微分运动学6、在机器人的轨迹跟踪误差补偿中，需要对实际轨迹与期望轨迹之间的偏差进行修正。假设机器人受到外部干扰导致轨迹跟踪出现偏差。以下哪种误差补偿方法能够快速响应并有效地减小偏差？（）A.前馈补偿B.反馈补偿C.自适应补偿D.智能补偿7、在ROS中，为了实现机器人的自主导航，需要构建地图。假设使用激光雷达进行环境扫描来创建地图，以下哪种地图表示方法在ROS中较为常见？（）A.栅格地图B.拓扑地图C.矢量地图D.图像地图8、ROS中的消息（Message）用于节点之间的数据传递。假设需要传递一个包含大量复杂数据结构的消息，以下关于消息定义和使用的描述，正确的是：（）A.尽量将复杂数据结构拆分成多个简单消息，减少消息的大小和复杂性B.直接使用一个大而复杂的消息，方便数据的整体传递C.避免使用自定义消息，只使用ROS提供的标准消息类型D.消息的定义和使用方式对系统性能没有影响9、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10、ROS支持在不同的操作系统上运行。当从一个操作系统移植到另一个操作系统时，如果没有考虑系统差异，会发生什么？（）A.程序可能无法正常运行B.运行效率提高C.功能自动适配新系统D.无需任何修改，正常工作11、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个机器人之间的通信和协作，以完成一个复杂的任务，例如在仓库中进行货物搬运和分拣，以下哪种通信机制最为关键？（）A.主题通信B.服务通信C.动作通信D.参数服务器12、在ROS环境下，为了实现机器人之间的安全交互和碰撞避免，需要采用有效的感知和规划方法。以下哪种技术和策略可能会被用于此目的？（）A.多传感器融合和碰撞检测算法B.安全距离模型和动态路径调整C.基于意图预测的交互控制D.以上都有可能13、在一个基于ROS的多机器人系统中，需要实现任务分配和资源协调，以确保每个机器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪种策略和算法可能会被用于任务分配和资源管理？（）A.基于市场机制的分配算法B.集中式规划和调度C.分布式协商和共识算法D.以上都有可能14、在基于ROS的机器人协作搬运任务中，如果机器人之间的负载分配不均匀，可能会导致什么问题？（）A.部分机器人过载，任务失败B.搬运效率提高C.机器人自动调整负载D.系统稳定性增强15、ROS中的Gazebo仿真环境可以用于模拟机器人的行为和环境。当需要在仿真环境中准确模拟机器人与物理世界的交互时，以下哪个因素需要特别关注？（）A.物理引擎的参数设置B.机器人模型的精度C.环境光照条件D.以上都需要关注二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释ROS中的运动稳定性控制。2、（本题5分）如何在ROS中实现机器人的自主路径生成？3、（本题5分）简述ROS中的温室种植光照调节机器人中的光照强度控制。4、（本题5分）描述ROS中的任务分配和调度机制。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在机器人的智能工厂质量检测系统中，探讨机器人操作系统如何整合视觉检测、力学检测和无损检测等技术，实现对产品质量的全面检测和数据分析，以及如何提高检测的准确性和效率，降低误判率。2、（本题5分）在一个垃圾处理厂，ROS控制的机器人进行垃圾分类和搬运。请深入探讨ROS在垃圾识别、分类准确性、搬运效率以及恶劣环境应对方面的重点和难点。3、（本题5分）对于需要进行长距离巡检的机器人，如管道巡检机器人或电力线路巡检机器人，研究操作系统在续航能力管理、远程监控、故障自诊断和数据安全传输方面的关键技术。分析操作系统如何提高巡检的效率和准确性，并探讨其在相关领域的应用前景。4、（本题5分）在汽车制造工厂的涂装环节，机器人负责车身喷漆工作。仔细分析机器人操作系统在喷漆均匀度控制、颜色调配精度、喷枪运动规划和环保要求满足方面的技术难点，讨论如何通过优化操作系统提升涂装质量和减少环境污染。5、（本题5分）在消防救援场景中，机器人需要在高温、浓烟等危险环境中执行任务。详细分析机器人操作系统在火源探测、路径规划、耐高温设计和水炮控制方面的功能需求，研究操作系统如何适应消防救援的紧急情况，并评估其在实际应用中的效果。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）利用ROS开发一个机器人的目标