中国科学院大学《机器人设计与实现》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页中国科学院大学《机器人设计与实现》

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20个小题，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、当在ROS中进行机器人的运动控制时，以下哪种编程语言通常被用于编写控制节点？（）A.C++B.PythonC.JavaD.Ruby。假设需要开发高效、稳定且易于维护的机器人运动控制程序，同时考虑与ROS库和其他模块的集成，上述哪种编程语言在这种情况下更具优势，并阐述其特点和在ROS中的应用实例2、当在ROS中开发一个需要长时间稳定运行的机器人应用时，以下哪种错误处理和恢复机制是必不可少的？（）A.简单的错误日志记录B.自动重启机制C.智能错误诊断和恢复策略D.忽略错误，继续运行请说明每个选项在保证机器人应用稳定性方面的作用和可能存在的问题3、在基于ROS的机器人自主决策系统中，如果决策算法的鲁棒性不足，可能会在什么情况下出现问题？（）A.面对复杂或异常情况时决策失误B.决策速度加快C.决策更准确D.系统自动优化决策算法4、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统有多个相互依赖的节点需要启动，以下关于启动文件编写的原则，正确的是：（）A.将所有节点的启动命令都写在一个启动文件中，便于管理B.按照功能模块将相关节点的启动命令分组写在不同的启动文件中C.启动文件越简单越好，只启动关键节点D.启动文件的编写方式对系统启动没有影响5、在机器人的路径规划中，需要考虑机器人的动力学特性，如惯性和摩擦力。假设一个具有较大惯性的机器人需要在狭窄空间内快速移动。以下哪种路径规划方法能够充分考虑这些动力学因素，生成可行的路径？（）A.基于物理模型的路径规划B.基于启发式搜索的路径规划C.基于随机采样的路径规划D.基于人工势场的路径规划6、在ROS环境下，为了实现机器人的远程监控和操作，需要建立稳定的通信链路和用户界面。以下哪种技术和工具可能会被用于远程控制？（）A.网络协议和Web界面B.移动应用和蓝牙通信C.云服务和虚拟现实接口D.以上都有可能7、在机器人的学习能力方面，强化学习是一种常用的方法。假设一个机器人需要通过不断尝试和反馈来学习最优的行为策略。以下哪种强化学习算法在处理连续动作空间和高维状态空间时表现较好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）8、在机器人操作系统中，用于发布机器人地图信息的主题通常以什么命名？（）（）A./robot_mapB./map/robotC./navigation/mapD.以上都不是9、在机器人操作系统中，用于启动机器人传感器驱动程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是10、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11、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12、对于ROS中的机器人视觉目标跟踪，以下哪种算法能够适应目标的外观变化和遮挡情况？（）A.基于特征的跟踪B.基于模型的跟踪C.基于深度学习的跟踪D.以上都是。假设机器人需要在复杂场景中持续跟踪移动的目标，目标可能会发生形状、颜色等外观变化，并且可能会被其他物体遮挡，上述哪种目标跟踪算法能够更好地应对这些挑战，并解释其在ROS中的实现和优化方法13、ROS中的包（Package）用于组织相关的功能代码和资源。如果一个包的依赖关系没有正确配置，会出现什么情况？（）A.相关功能无法正常使用B.系统自动安装缺失的依赖C.对系统运行没有影响D.该包的性能提升14、当使用ROS开发一个水下机器人时，需要考虑水的阻力、压力和通信限制等特殊因素。以下哪种技术和设计方法可能会被用于应对这些挑战？（）A.防水密封设计和水声通信B.流体动力学建模和推进器控制C.抗压结构设计和传感器校准D.以上都有可能15、当在ROS中开发一个需要与外部系统进行集成的机器人应用时，例如与工业自动化设备或其他软件系统进行交互。以下哪种接口和协议的选择能够最有效地实现这种集成，同时保证数据的准确性和实时性？（）A.使用标准的工业通信协议，如ModbusB.自定义专用的接口和协议C.依赖中间件进行数据转换和传输D.不进行集成，独立运行16、在ROS中，进行机器人的路径规划和避障算法的性能评估时，假设要比较不同算法在不同场景下的效果。以下关于评估指标和实验设计的描述，正确的是：（）A.只考虑路径长度作为评估指标，简单直观B.综合考虑路径长度、时间消耗、安全性等多个指标，并设计多样化的实验场景C.随机选择评估指标和实验场景，不进行系统性的比较D.评估指标和实验设计对算法比较没有影响17、在ROS环境下，为了提高机器人的自主性和适应性，需要进行环境建模和知识表示。以下哪种方法和技术可能会被用于环境建模和知识学习？（）A.语义地图构建和知识图谱B.深度学习环境理解和强化学习C.概率模型和贝叶斯网络D.以上都有可能18、在ROS环境下，为了对机器人的性能进行评估和优化，需要选择合适的指标和测试方法。考虑到机器人的任务类型和应用场景，以下哪种评估指标和测试工具可能会被使用？（）A.运动精度、速度和能耗指标B.任务完成时间和成功率C.传感器精度和可靠性D.以上都有可能19、ROS中的参数调优对于系统性能至关重要。如果关键参数设置过于保守，会导致什么结果？（）A.系统性能无法充分发挥B.系统稳定性提高C.资源消耗降低D.系统适应性增强20、ROS中的任务调度策略对于系统资源的利用效率有很大影响。如果调度策略不合理，可能会导致什么情况？（）A.某些任务长时间等待，资源浪费B.系统性能提升C.任务执行更公平D.资源自动优化分配二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）ROS中的目标搜索策略。2、（本题5分）简述ROS中的环境质量评估机器人中的数据融合技术。3、（本题5分）简述ROS中的生物样本高效采集机器人中的采集效率提升。4、（本题5分）简述ROS中的生物实验辅助机器人中的实验设备操作方法。5、（本题5分）ROS中的环境感知模块的性能优化。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用ROS开发一个机器人的目标搜索和定位系统，在复杂环境中快速找到目标。2、（本题5分）在ROS框架下，为沙漠探险机器人设计一个防沙和导航系统。3、（本题5分）在ROS框架下，为舞台表演机器人设计一个动作编排和灯光控制集成系统。4、（本题5分）利用ROS开发一个滑雪场造雪机器人的雪质监测与造雪量控制系统。5、（本题5分）创建一个在ROS中的武昌鱼养殖场武昌鱼分拣机器人的品质分拣与计数系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）随着机器人在养老服务领域的应用逐渐增多，机器人操作系统需要具备照顾老年人生活起居、健康监测和紧急救援等功能。请全面综合分析其在满足老年人特殊需求、保障服务质量和安全性方面的技术手段，探讨养老服务机器人在缓解养老压力、提升老年人生活质量方面的作用，以及在社会接受度和政策支持方面的问题。2、（本题10分）对于具有触觉感知功能的机