上海电力大学《机器人与人工智能基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《机器人与人工智能基础》2023-2024学年第二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、在机器人操作系统中，用于启动Gazebo模拟器的命令是？（）（）A.gazeboB.roslaunchgazebo_rosempty_world.launchC.rosrungazebo_rosgazeboD.以上都不是2、当开发机器人的自主导航系统时，地图构建是重要的基础。假设机器人需要在一个大型室内环境中自主导航，该环境包含多个房间和走廊。以下哪种地图表示方法能够有效地存储环境信息，同时支持快速的路径规划和更新？（）A.栅格地图B.拓扑地图C.特征地图D.占用网格地图3、在ROS中，为了提高机器人系统的可靠性和容错性，通常会采用分布式架构。假设一个分布式机器人系统中的某个节点出现故障，以下哪种机制可以帮助系统继续运行而不受到严重影响？（）A.故障节点会自动重启，并恢复到故障前的状态B.其他节点会接管故障节点的任务，保证系统功能的完整性C.系统会停止所有操作，等待故障节点修复后再继续运行D.系统会切换到一个备用的完全相同的机器人系统，继续执行任务4、以下哪个是机器人操作系统中用于处理图像数据的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/ImageB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/Int32D.以上都不是5、在使用ROS进行机器人的群体协作开发时，假设多个团队同时对不同的功能模块进行开发。以下关于代码集成和版本管理的描述，正确的是：（）A.每个团队独立开发和管理代码，最后进行合并B.使用版本控制系统，定期进行代码集成和测试C.不进行版本管理，依靠人工沟通协调代码修改D.版本管理会增加开发的复杂性，应尽量避免6、ROS中的节点可以分布在不同的计算平台上。当节点之间的计算能力差异较大时，如何平衡系统的负载？（）A.将计算任务分配给能力较强的节点B.对计算任务进行分割，分配给不同的节点C.根据节点的负载情况动态调整任务分配D.以上方法都可以7、在ROS中，为了实现多机器人系统的协作和协调，常常需要进行任务分配和资源管理。假设一个工厂中有多个机器人需要共同完成一项生产任务，以下关于任务分配和资源管理的方法，哪一项是不准确的？（）A.可以使用集中式的任务分配算法，由一个中央控制器统一分配任务B.分布式的任务分配算法可以让机器人根据本地信息和通信协商来自主分配任务C.资源管理可以考虑机器人的能力、负载和任务优先级等因素D.任务分配和资源管理与机器人的通信延迟和带宽无关，只取决于任务的复杂性8、在基于ROS的机器人触觉感知系统中，当需要精确感知物体的形状和质地时，以下哪种触觉传感器和数据处理方法的组合可能是最优的？（）A.电容式传感器与模式识别B.电阻式传感器与滤波处理C.压电式传感器与聚类分析D.电磁式传感器与回归分析请详细分析每个选项在触觉感知中的性能和适用情况9、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。假设机器人的关节具有速度和加速度限制，以下哪种轨迹规划方法能够满足这些约束？（）A.三次样条曲线规划，能够保证连续性但不一定满足动力学约束B.基于模型预测控制（MPC）的规划方法，能够考虑动力学约束C.直线插补规划，简单但无法满足复杂的约束条件D.以上方法都不能满足动力学约束，需要特殊设计10、ROS中的Gazebo可以模拟机器人与环境的物理交互。当需要模拟复杂的物理材质和力学特性时，以下哪种方法可以提高模拟的真实性？（）A.使用更精确的物理模型B.调整物理参数和摩擦系数C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以11、在使用ROS开发机器人应用时，需要对机器人的运动进行规划。假设机器人需要在一个复杂的环境中避开障碍物到达目标位置。以下哪种算法常用于机器人的路径规划？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.贪心算法12、假设在一个ROS控制的工业机器人系统中，需要对机器人的运动进行精确的时间同步和控制。考虑到多个关节的协同运动和外部事件的触发，以下哪种方法能够提供最准确的时间同步和控制精度？（）A.使用操作系统的默认时钟B.借助外部的硬件时钟同步设备C.通过网络时间协议（NTP）进行同步D.不进行时间同步，依靠估计值13、在ROS环境中，对于机器人的软件更新和部署，需要一种高效且可靠的方法。假设机器人分布在不同的位置，以下哪种方式能够实现远程的软件更新和部署？（）A.人工到现场进行更新B.通过网络进行远程推送更新C.不支持软件更新，使用初始版本D.要求机器人返回基地进行更新14、ROS中的参数服务器（ParameterServer）常用于存储和共享系统的配置参数。在一个多机器人协作的系统中，不同的机器人可能需要访问相同的参数。当多个机器人同时尝试修改同一个参数时，以下哪种情况最有可能发生？（）A.最后修改的机器人的参数值生效B.系统会随机选择一个机器人的修改值生效C.系统会拒绝所有的修改请求，以防止冲突D.系统会自动合并多个机器人的修改值15、在基于ROS的机器人项目中，需要对机器人的软件进行测试和验证，以确保其功能的正确性和稳定性。以下哪种测试方法能够全面地覆盖各种可能的输入和场景，提高测试的有效性？（）A.手动随机测试B.基于单元测试的方法C.结合模拟环境进行集成测试D.不进行测试，直接部署16、在使用ROS进行机器人开发时，常常需要对机器人的传感器数据进行处理和融合。假设有一个机器人配备了激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）等多种传感器，需要将这些传感器的数据进行整合以获得更准确的环境感知。在这个过程中，以下哪种技术或方法可能不是必需的？（）A.卡尔曼滤波B.深度学习中的卷积神经网络C.数据压缩算法D.坐标变换17、ROS中的动态重新配置（DynamicReconfigure）功能允许在运行时修改节点的参数。假设一个机器人的运动速度参数需要根据环境实时调整，以下关于动态重新配置的描述，正确的是？（）A.动态重新配置只能在节点启动前进行设置，运行时无法修改B.可以通过图形界面或命令行工具进行参数的动态修改C.动态重新配置会导致节点重新初始化，影响系统性能D.不是所有的参数都支持动态重新配置，需要在代码中特别指定18、ROS中的插件（Plugin）机制可以扩展系统的功能。假设要为一个机器人的视觉处理模块添加新的图像处理算法，以下关于插件的使用，哪一项是错误的？（）A.可以通过编写插件来实现新的功能，而无需修改原有的代码框架B.插件可以动态加载和卸载，方便系统的配置和更新C.不同类型的插件必须遵循相同的接口规范，以保证兼容性D.插件只能用于扩展功能，不能用于替换现有的核心功能模块19、ROS中的包（Package）是组织代码和资源的基本单元。假设一个机器人项目包含多个功能模块，如导航、感知和控制，每个模块都作为一个单独的包进行管理。在这种情况下，以下关于包的依赖关系管理的描述，正确的是？（）A.包之间的依赖关系是自动处理的，开发者无需关心B.开发者需要在每个包的配置文件中明确声明其依赖的其他包C.包的依赖关系只在编译时检查，运行时不再进行验证D.依赖关系错误不会影响包的编译，但会导致运行时错误20、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3个小题，共15分)1、（本题5分）简述ROS中的硬件驱动开发流程。2、（本题5分）简述ROS中的实时性支持和优化方法。3、（本题5分）描述ROS在金属加工机器人中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）开发一个使用ROS的松茸养殖场松茸保护与采摘机器人的生态保护与采摘系统。2、（本题5分）在ROS中设计一个机器人的多传感器融合系统，提高环境感知的准确性。3、（本题5分）在ROS框架下，为桥梁防腐机器人设计一个涂层损坏检测和修复系统。4、（本题5分）创建一个在ROS中的电池厂电池生产机器人的高效生产与质量检测系统。5、（本题5分）利用ROS开发一个制糖厂甘蔗搬运机器人的防压损搬运系统。四、分析题（本大