湖北医药学院药护学院《机器人驱动与控制》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页湖北医药学院药护学院《机器人驱动与控制》

2023-2024学年第一学期期末试卷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、在基于ROS的机器人应用中，需要对机器人的能源管理进行优化，以延长机器人的工作时间。假设机器人配备了多种能源消耗设备，以下哪种策略能够最有效地降低能源消耗？（）A.关闭所有非必要设备B.根据任务需求动态调整设备的工作状态C.始终保持设备全功率运行D.不进行能源管理，任由设备耗电2、ROS中的TF变换在多机器人协作中非常重要。当多个机器人之间的相对位置发生变化时，如何快速更新TF信息？（）A.通过传感器实时测量并更新B.使用通信协议在机器人之间传递位置变化信息C.结合地图和定位信息进行推算D.以上方法可以结合使用3、当在ROS中开发一个具有复杂运动模式的机器人时，需要进行运动学和动力学建模。假设机器人的结构较为特殊，以下关于建模方法的选择，正确的是：（）A.使用传统的解析方法进行建模，精确但计算复杂B.采用数值方法进行近似建模，简单但精度可能受限C.结合解析和数值方法，根据具体情况选择合适的部分D.不需要进行精确建模，依靠经验和试错进行控制4、ROS中的机器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.连杆信息B.关节信息C.传感器信息D.以上都是5、在ROS中，进行机器人的仿真可以帮助开发者在实际硬件之前进行测试和验证。假设需要对一个自主移动机器人在复杂环境中的行为进行仿真。以下关于ROS仿真的描述，哪一项是不正确的？（）A.Gazebo可以提供物理模拟，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真环境中模拟传感器的数据，如激光雷达和摄像头C.仿真结果与实际硬件运行结果完全一致，无需进一步的实际测试D.可以通过修改仿真参数来模拟不同的环境和场景6、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7、ROS提供了丰富的工具和功能来管理机器人的软件包（Package）。假设一个大型的机器人项目包含多个相关的软件包，每个软件包都有自己的功能和依赖。在这种情况下，以下关于ROS软件包管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用ROS的命令行工具来安装、卸载和更新软件包B.软件包之间的依赖关系会自动处理，无需开发者手动干预C.可以将自己开发的软件包发布到ROS的软件仓库中，供其他人使用D.不同版本的ROS对软件包的兼容性是完全一致的，不存在任何问题8、在ROS中，为了实现机器人的自主导航功能，需要使用多种算法和技术。假设一个室内移动机器人需要在未知环境中进行地图构建和路径规划。以下关于ROS中自主导航的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法来构建环境地图B.路径规划算法可以根据地图和目标位置生成最优的运动路径C.自主导航过程中，机器人不需要考虑障碍物的动态变化D.可以使用传感器融合技术来提高导航的准确性和鲁棒性9、ROS中的动作服务器（ActionServer）需要实现以下哪些回调函数？（）（）A.goal回调函数B.cancel回调函数C.feedback回调函数D.以上都是10、在基于ROS的机器人教育应用中，为了让学生更好地理解机器人的工作原理，以下哪种教学方法较为有效？（）A.通过实际编程操作让学生亲身体验B.利用可视化工具展示机器人的内部状态C.结合理论讲解和案例分析D.以上方法综合使用11、假设在一个基于ROS的机器人项目中，需要对机器人的传感器数据进行实时处理和融合，比如激光雷达、摄像头和惯性测量单元的数据，以实现精确的环境感知和导航。在这种情况下，以下哪种数据处理技术和算法框架可能会被广泛应用？（）A.卡尔曼滤波B.粒子滤波C.深度学习框架D.以上都有可能12、以下哪个是机器人操作系统中用于处理激光雷达数据的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/LaserScanB.geometry_msgs/TwistC.std_msgs/Float32D.以上都不是13、机器人操作系统中的动作反馈（ActionFeedback）主要用于提供什么信息？（）（）A.任务进度信息B.错误信息C.状态信息D.以上都不是14、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15、在一个使用ROS的多机器人系统中，如果机器人之间的通信协议选择不当，可能会导致什么后果？（）A.通信延迟增加或通信失败B.通信速度加快C.系统资源消耗降低D.机器人协作更顺畅16、当使用ROS进行机器人的仿真和调试时，需要选择合适的仿真工具和环境。考虑到真实性和可扩展性，以下哪种仿真工具可能更适合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能17、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间通过话题（Topic）进行通信。假设一个机器人系统中有两个节点，一个负责传感器数据采集，另一个负责数据分析。如果传感器数据采集节点发布的话题消息频率过高，可能会导致什么问题？（）A.数据分析节点处理不过来，造成数据丢失B.系统性能提升，响应速度加快C.通信链路堵塞，系统崩溃D.对系统没有明显影响18、ROS中的状态机（StateMachine）常用于描述机器人的行为逻辑。如果状态机设计复杂且混乱，会对系统产生什么影响？（）A.逻辑难以理解，维护困难B.运行效率提高C.资源消耗降低D.功能更强大19、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人姿态信息的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是20、在ROS环境中，对于机器人的故障诊断和错误处理，需要一种有效的机制来检测和报告异常情况。假设机器人在运行过程中出现硬件故障或软件错误，以下哪种方法能够及时发现并通知相关人员？（）A.定期人工检查B.依靠机器人自动恢复，不进行报告C.使用ROS的日志系统和监控工具D.忽略故障，继续运行二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明ROS中的生物研究机器人中的应用案例。2、（本题5分）说明ROS中的系统维护和支持策略。3、（本题5分）如何在ROS中实现机器人的编队控制？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的物体粗糙度检测系统。2、（本题5分）开发一个使用ROS的鹿角菜养殖场鹿角菜收割与运输机器人的高效收割与运输系统。3、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的物体搬运路径优化系统，减少能耗。4、（本题5分）开发一个使用ROS的玻璃厂玻璃板搬运机器人的防破碎搬运系统。5、（本题5分）在ROS框架下，为地质勘探机器人设计一个地质结构分析和样本采集系统。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在机器人的远程监控