信阳职业技术学院《机器人技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器人技术》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、假设要在ROS中开发一个能够与其他智能设备进行无缝集成的机器人，需要考虑通信协议的兼容性和数据格式的转换。以下哪种方法和技术可能会被用于设备集成？（）A.通用通信协议和数据转换库B.中间件和接口规范C.协议适配和数据映射D.以上都有可能2、假设要在ROS中实现一个能够自主探索未知环境的机器人，以下哪种地图构建和更新方法能够更好地适应环境的变化？（）A.增量式地图构建B.全局地图重建C.固定地图，不更新D.随机地图生成请分别解释每个选项在自主探索未知环境中的可行性和适应性3、在ROS中，当需要对机器人的感知数据进行融合，例如将激光雷达数据、摄像头图像和惯性测量单元（IMU）数据进行综合处理，以获得更准确的环境模型，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.简单地将数据叠加B.使用卡尔曼滤波算法C.随机选择一种数据作为主要依据D.不进行数据融合，单独处理每种数据4、在ROS中，实时性是某些应用场景的关键要求。假设一个工业机器人需要在严格的时间限制内完成特定的操作。以下关于ROS实时性的描述，哪一项是不正确的？（）A.ROS本身可以满足硬实时的要求，无需额外的配置和优化B.可以通过使用实时内核和相关的配置来提高ROS系统的实时性能C.在实时应用中，需要仔细考虑任务的优先级和调度策略D.实时性的实现可能会对系统的资源利用和性能产生一定的影响5、ROS中的节点可以分布在不同的计算机上，以实现分布式计算和控制。假设一个大型机器人系统由多个子系统组成，每个子系统运行在不同的计算机上。为了确保节点之间的通信高效和可靠，以下哪种网络配置和通信协议的选择最为关键？（）A.使用以太网和TCP/IP协议B.采用无线网络和UDP协议C.利用专用的工业网络和自定义协议D.不考虑网络因素，默认配置6、在ROS中，当需要对机器人的运动进行平滑处理时，以下哪种方法通常被采用？（）A.样条插值B.线性插值C.最近邻插值D.随机插值7、在ROS开发中，为了确保代码的质量和可维护性，通常会采用一些代码规范和测试方法。假设一个新开发的ROS节点需要进行单元测试，以下哪种测试框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自带的测试框架8、机器人的运动规划需要考虑多种优化目标，如时间最短、能量消耗最小等。假设一个机器人需要在满足一定精度要求的前提下，尽可能减少运动时间。以下哪种优化算法能够有效地解决这个多目标优化问题？（）A.遗传算法B.模拟退火算法C.粒子群优化算法D.以上算法均可9、ROS支持多种传感器的集成和数据处理。假设一个移动机器人需要同时使用激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）来感知环境。在融合这些传感器的数据以获得更全面和准确的环境信息时，以下哪种数据融合算法和框架最适合？（）A.简单的加权平均法B.卡尔曼滤波C.粒子滤波D.不进行数据融合，分别处理各个传感器数据10、假设要在ROS中集成一个新的传感器，例如一种新型的深度相机，需要进行驱动开发和数据校准。以下哪种方法和工具通常会被用于传感器的集成和校准？（）A.厂家提供的驱动和校准工具B.开源的驱动开发框架和校准算法C.自主编写驱动和自定义校准流程D.以上都有可能11、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12、当在ROS中进行机器人的轨迹规划时，需要考虑机器人的动力学约束和运动平滑性。假设机器人需要执行一个复杂的连续动作，以下哪种轨迹规划方法能够生成既满足约束又平滑的轨迹？（）A.五次多项式轨迹规划B.样条曲线轨迹规划C.直线轨迹规划D.随机生成轨迹13、在使用ROS进行水下机器人开发时，由于水的阻力和环境特殊性，以下哪个方面需要特别关注和优化？（）A.动力系统控制B.通信的稳定性C.传感器的防水和抗干扰D.以上方面都需要14、ROS中的机器人模型描述文件（URDF）用于定义机器人的结构和关节特性。假设要描述一个具有多个关节和连杆的机械臂，以下关于URDF文件的编写，哪一项是不正确的？（）A.可以使用XML格式来描述机器人的连杆、关节、传感器等元素B.通过设置关节的类型（如旋转关节、滑动关节）和限制来定义机器人的运动范围C.URDF文件只能描述机器人的静态结构，无法表示动态特性D.可以在URDF文件中添加可视化元素，如颜色和形状，以便在RViz中显示15、在ROS中，为了实现机器人的高效编程和复用，常常使用功能包（Package）来组织代码和资源。假设开发了一个用于机器人视觉识别的功能包，以下关于功能包的结构和内容，哪一项是错误的？（）A.功能包通常包含源代码、头文件、配置文件、启动文件和数据文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依赖关系和编译选项C.功能包中的代码必须遵循特定的编程规范和风格，以保证兼容性D.一个功能包只能包含一个节点，不能包含多个相关的功能模块二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）ROS在极地探索机器人中的挑战与应对。2、（本题5分）ROS在医疗机器人领域的创新应用有哪些？3、（本题5分）简述ROS中的交通执法机器人中的违章行为识别算法。4、（本题5分）ROS中的动作（Action）与普通服务有何区别？三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于用于考古挖掘和文物保护的机器人，分析机器人操作系统如何在不损害文物的前提下，实现精细操作、环境感知和数据记录，以及如何与考古专家进行有效的交互和协作。2、（本题5分）考虑一个基于ROS的地质勘探机器人项目，用于在山区进行地质数据采集。综合分析ROS在山地地形穿越、地质样本采集、通信信号稳定以及能源续航方面的要点和困难。3、（本题5分）ROS在机器人的玻璃清洁应用中，如何应对不同的玻璃表面和清洁难度。请全面综合分析ROS的运动规划、清洁力度控制和环境适应能力。4、（本题5分）在机器人操作系统的人机交互界面设计方面，深入研究如何提供直观、易用、高效的交互方式，支持多种输入设备和交互模式，以及如何适应不同用户群体和应用场景的需求。5、（本题5分）对于人形机器人，其运动控制和平衡保持具有很高的难度。全面分析机器人操作系统在关节控制、步态规划和动态平衡方面的技术手段，以及如何模拟人类的运动行为和适应不同的地形条件。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分