重庆公共运输职业学院《机器人设计与实现》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《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ROS中进行机器人的力控制时，如果力传感器的精度不够，会对控制效果产生什么影响？（）A.力控制不准确，可能损坏物体或影响操作B.控制更稳定C.系统自动校准力传感器D.提高力控制的响应速度2、在机器人操作系统中，用于实现机器人自主导航的关键技术是？（）（）A.路径规划B.地图构建C.定位D.以上都是3、当在ROS中开发机器人的协作抓取任务时，以下哪种力控制策略能够确保抓取的稳定性和安全性？（）A.位置力混合控制B.阻抗控制C.力位控制D.以上都是。假设多个机器人需要协作抓取一个物体，需要精确控制抓取力和位置，避免物体滑落或损坏，上述哪种力控制策略能够更好地实现稳定和安全的抓取，并详细说明其在ROS中的应用和参数调整4、ROS中的服务（Service）通信常用于请求-响应模式。假设有一个机器人需要执行一项复杂的任务，该任务需要多个步骤，并且每个步骤都需要确认是否成功完成。以下哪种方式可以有效地实现这种任务的管理和控制？（）A.创建多个服务，每个服务对应一个任务步骤B.使用一个服务，通过传递不同的参数来表示不同的任务步骤C.放弃服务通信，改用话题通信来实现任务管理D.将整个任务作为一个单独的节点，不使用服务通信5、在ROS环境下，对于机器人的轨迹规划，以下哪种方法能够生成平滑且符合动力学约束的运动轨迹？（）A.五次多项式插值B.样条曲线拟合C.贝塞尔曲线D.B样条曲线。假设机器人需要执行复杂的连续动作，如机械臂的抓取操作，轨迹需要满足关节速度、加速度等动力学约束，同时保证运动的平滑性，上述哪种方法能够更好地生成理想的轨迹，并详细解释其原理和参数设置6、在使用ROS控制机器人进行物体抓取时，需要精确的力控制。假设需要根据抓取物体的材质和形状实时调整抓取力的大小，以下哪种传感器可能最为关键？（）A.压力传感器B.位置传感器C.速度传感器D.温度传感器7、机器人操作系统中的服务请求（ServiceRequest）通常包含哪些信息？（）（）A.输入参数B.输出参数C.任务描述D.以上都不是8、ROS中的传感器驱动开发是一个重要的环节。假设要开发一个新型传感器的驱动程序，以下关于开发过程和注意事项的描述，正确的是：（）A.参考现有类似传感器的驱动代码，进行简单修改B.深入了解传感器的通信协议和数据格式，按照ROS规范开发驱动C.忽略传感器的特性，开发通用的驱动框架D.传感器驱动开发复杂且困难，建议使用现成的驱动9、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行动态重配置？（）（）A.参数服务器B.动态加载库C.动态重配置服务器（DynamicReconfigureServer）D.以上都不是10、在一个基于ROS的机器人系统中，需要对大量的数据进行存储和管理。如果选择了不合适的数据存储方式，可能会导致什么问题？（）A.数据丢失或读取速度慢B.系统存储空间自动扩展C.数据安全性提高D.系统性能优化11、在ROS中，为了实现机器人系统的鲁棒性和容错性，常常采用一些策略。假设一个机器人的传感器出现故障，以下关于系统的应对措施，哪一项是不正确的？（）A.可以使用冗余传感器来提高系统的可靠性，当一个传感器故障时，切换到备用传感器B.通过故障检测和诊断算法及时发现传感器的故障，并采取相应的补偿措施C.一旦传感器故障，系统就无法正常工作，必须停止运行D.可以设计容错控制算法，使机器人在部分传感器故障的情况下仍能完成基本任务12、当在ROS中开发一个复杂的机器人应用时，需要对多个节点进行管理和调度。假设这个应用包含了感知、决策和执行等多个功能模块，每个模块由不同的节点实现。为了确保各个节点能够高效协同工作，并且在出现故障时能够进行有效的错误处理和恢复，以下哪种方法是最合适的？（）A.手动编写大量的控制逻辑来协调节点B.使用ROS的内置工具和机制，如参数服务器和消息队列C.依赖第三方的调度框架D.不进行特别的管理，让节点自行运行13、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是重要的组成部分。假设一个机器人系统中有多个功能模块，如传感器数据采集、运动控制、路径规划等，每个模块作为一个独立的节点运行。当一个节点需要向另一个节点发送消息时，通常使用以下哪种通信机制？（）A.话题（Topic）通信，发布者发布消息，订阅者接收消息B.服务（Service）通信，客户端发送请求，服务器响应请求C.参数服务器（ParameterServer），用于存储和共享全局参数D.动作（Action）通信，支持长时间的任务执行和反馈14、ROS支持机器人的深度学习应用，例如图像识别和语音处理。假设要在机器人上部署一个深度学习模型，需要考虑模型的大小、计算量和实时性要求。以下哪种深度学习框架和模型压缩方法的选择最为合适？（）A.TensorFlow结合模型量化B.PyTorch结合模型剪枝C.自行开发深度学习框架和不进行模型压缩D.选择大型复杂的模型，不考虑资源限制15、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16、在ROS环境下，对机器人的路径跟踪控制进行调试和优化时，假设发现机器人在跟踪过程中出现偏差较大的情况。以下可能的原因分析，正确的是：（）A.传感器数据噪声过大，导致控制输入不准确B.控制算法参数设置不合理，需要重新调整C.机械结构存在间隙或松动，影响运动精度D.以上原因都有可能，需要逐步排查17、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18、在ROS控制的机器人视觉跟踪任务中，如果目标物体被短暂遮挡，以下哪种处理方式较为合理？（）A.依据之前的运动轨迹进行预测跟踪B.停止跟踪，等待目标重新出现C.随机选择新的目标进行跟踪D.切换到其他跟踪算法19、在ROS系统中，对于机器人的自主决策能力提升，以下哪种方法能够使机器人在复杂情况下做出更明智的选择？（）A.增加决策规则B.基于案例的推理C.深度学习决策模型D.随机决策请分别阐述每个选项在提升自主决策能力方面的作用和潜在问题20、在机器人的轨迹规划中，需要同时满足运动学和动力学约束。假设一个机械臂需要以最短时间完成一个复杂的轨迹，同时要保证关节力矩不超过限制。以下哪种轨迹规划方法能够有效地解决这个问题？（）A.五次多项式轨迹规划B.贝塞尔曲线轨迹规划C.样条曲线轨迹规划D.直线轨迹规划二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明ROS中的实时操作系统集成。2、（本题5分）ROS中的多传感器融合技术。3、（本题5分）简述ROS中的参数（Parameter）及其用途。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于ROS的考古现场文物搬运机器人的平稳运输与保护系统。2、（本题5分）设计一个使用ROS的金枪鱼养殖场金枪鱼围捕机器人的大规模围捕与处理系统。3、（本题5分）在ROS框架下，为矿山开采机器人设计一个矿石识别和开采系统。4、（本题5分）利用ROS开发一个海参养殖场海参捕捞机器人的轻柔捕捞与运输系统。5、（本题5分）利用ROS开发一个杏鲍菇养殖场杏鲍菇监测与采摘机器人的生长监测与采摘系统。四、分析题（本大题