中山职业技术学院《机器人操作系统》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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30个小题，每小题1分，共30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、ROS（RobotOperatingSystem）中的节点（Node）之间通过（）进行通信。A.消息队列B.共享内存C.网络套接字D.以上都是2、机器人的自主学习能力对于适应新环境和任务非常重要。假设一个机器人需要在不同的房间内自主探索并学习环境的布局。以下哪种学习方法能够帮助机器人快速建立环境模型，并不断优化？（）A.监督学习B.无监督学习C.强化学习D.迁移学习3、ROS中的导航功能包集（NavigationStack）为机器人的自主导航提供了强大的支持。假设机器人需要在一个未知的环境中进行自主探索和地图构建，以下关于导航功能包集的描述，正确的是？（）A.导航功能包集只能使用激光雷达作为主要的传感器输入B.它可以自动处理各种动态障碍物，无需额外的编程C.在地图构建过程中，机器人的运动轨迹是完全随机的D.可以通过配置参数来调整导航行为，如安全距离和最大速度4、假设在ROS中开发一个用于极地考察的机器人，需要应对极寒、大风和低光照等极端环境。以下哪种技术和装备可能会被用于极地机器人？（）A.耐寒材料和保温结构B.抗风设计和能源存储C.低光照视觉系统和导航设备D.以上都有可能5、ROS中的RViz可视化工具可以用于展示机器人的状态和数据。当需要同时展示多个不同类型的数据，并且要求能够交互地调整显示效果时，以下哪种方式是最有效的？（）A.使用多个不同的RViz窗口分别显示不同的数据B.在一个RViz窗口中创建多个面板来显示不同的数据C.使用自定义的插件来扩展RViz的显示功能D.以上方法都可以6、在使用ROS进行机器人的路径规划时，需要考虑机器人的运动学约束。假设机器人是一个轮式移动机器人，以下哪种路径规划算法更适合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速扩展随机树（RRT）算法D.以上算法都需要根据具体情况进行选择7、在ROS中，用于发布和订阅话题（Topic）的编程语言可以是（）（）A.C++B.PythonC.两者皆可D.以上都不是8、在一个ROS驱动的机器人抓取任务中，需要精确控制机械手的抓取力度。以下哪种传感器可以提供有关抓取力度的信息？（）A.压力传感器B.扭矩传感器C.位置传感器D.速度传感器9、当在ROS中进行多机器人协作任务时，需要协调各个机器人的动作和任务分配。假设多个机器人需要共同完成一个复杂的物流搬运任务。以下哪种协作策略和算法在这种场景下能够最有效地提高任务完成效率和避免冲突？（）A.集中式控制和任务分配算法B.分布式自主协商算法C.随机分配任务，各自执行D.不进行协作，独立工作10、在ROS中，要实现机器人与外部设备（如传感器、执行器）的通信，以下哪种接口协议较为常见？（）A.USBB.CANC.EthernetD.SerialPort。假设机器人系统需要连接多种不同类型的设备，数据传输速率和实时性要求各不相同，上述哪种接口协议能够提供更灵活和可靠的通信支持，并分析其在ROS中的配置和使用要点11、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12、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13、在基于ROS的机器人救援应用中，需要快速响应紧急情况。以下哪种通信方式可以确保信息的实时传递？（）A.低延迟的网络协议B.优先级消息队列C.直接内存访问D.以上方式都可以考虑14、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是基本的计算单元。假设一个机器人系统中有多个节点负责不同的任务，如传感器数据采集、运动控制和路径规划等。当一个新的节点需要与已存在的节点进行通信时，通常会使用以下哪种方式？（）A.共享内存B.消息队列C.发布/订阅（Publish/Subscribe）模式D.远程过程调用（RPC）15、在ROS中，对于机器人的软件开发过程，需要遵循一定的代码规范和风格。以下哪种做法能够提高代码的可读性和可维护性？（）A.统一的变量命名和函数注释B.随意的代码风格，不做规范C.只关注功能实现，不考虑代码风格D.不写注释，依靠代码本身理解16、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17、在ROS环境下，为了实现机器人的故障诊断和容错控制，需要监测机器人的状态和建立故障模型。以下哪种方法和技术可能会被用于故障诊断和容错？（）A.传感器监测和故障树分析B.模型参考自适应诊断和冗余设计C.基于数据驱动的故障检测和恢复策略D.以上都有可能18、在ROS中，动作（Action）是一种更复杂的通信模式，结合了目标设定、反馈和结果。假设一个机器人的抓取任务使用动作来实现，在执行过程中会不断反馈抓取的进度和状态。以下关于ROS动作通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.动作客户端可以在任务执行过程中随时取消动作B.动作服务器在执行动作时，只能按照预定的步骤进行，不能根据反馈进行调整C.动作的反馈信息可以帮助客户端了解任务的执行情况，并做出相应的决策D.动作通信可以用于需要长时间执行且具有中间状态的复杂任务19、在ROS中，要实现机器人的分布式计算和控制，以下哪种技术能够有效地管理节点之间的通信和资源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假设一个大规模的机器人系统由多个计算节点组成，需要高效地协调各个节点的工作，合理分配计算资源，上述哪种技术能够提供更强大的分布式支持，并说明其在ROS中的应用和优势20、在ROS中，话题（Topic）是一种常见的通信方式。假设一个机器人的速度控制节点发布了一个关于机器人速度的话题，而多个其他节点需要订阅这个话题以获取速度信息。以下关于ROS话题通信的描述，哪一项是错误的？（）A.多个订阅者可以同时订阅同一个话题，并接收到相同的数据B.发布者发布的数据类型必须与订阅者期望的数据类型完全匹配C.话题通信是一种双向的、实时的交互方式，订阅者可以向发布者发送反馈D.当发布者停止发布数据时，订阅者会收到通知并采取相应的处理措施21、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人里程计信息的消息类型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是22、在ROS中，创建一个新的工作空间（Workspace）需要创建以下哪些目录？（）（）A.srcB.buildC.develD.以上都是23、当使用ROS实现机器人的人机交互界面（HMI）时，以下哪种技术能够提供直观和友好的用户操作体验？（）A.QtB.HTML/CSS/JavaScriptC.OpenGLD.以上都是。假设需要为用户提供一个能够实时显示机器人状态、控制机器人动作以及进行参数设置的界面，上述哪种技术能够构建功能丰富、界面美观且交互性强的HMI，并说明其在ROS中的集成和开发方法24、在使用ROS进行机器人视觉处理时，经常需要对图像进行滤波操作。假设需要去除图像中的噪声同时保留边缘信息，以下哪种滤波算法可能最为合适？（）A.均值滤波B.中值滤波C.高斯滤波D.双边滤波25、假设要在ROS中实现一个能够在狭窄空间中灵活操作的机器人，以下哪种机械结构设计和控制策略的组合可能是最合适的？（）A.串联机械臂与位置控制B.并联机械臂与速度控制C.蛇形机器人与力控制D.刚性结构与开环控制请详细分析每个选项在狭窄空间操作中的适应性和优缺点26、在机器人的轨迹规划中，需要考虑机器人的运动约束和环境约束。假设一个机器人手臂在有限的工作空间内进行操作，同时要避免与周围的障碍物碰撞。以下哪种轨迹规划方法能够有效地处理这些约束，并生成平滑的轨迹？（）A.人工势场法结合优化算法B.随机路径规划方法C.基于样条曲线的约束规划D.基于模型预测的轨迹生成27、ROS中的参数服务器（ParameterServer）使用哪种数据结构存储参数？（）（）A.字典B.列表C.数组D.树28、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29、ROS中的服务请求（ServiceRequest）可以包含以下哪些数据类型？（）（）A.基本数据类型B.自定义消息类型C.两者皆可D.以上都不是30、ROS支持分布式计算，如果在分布式环境中节点之间的网络带宽有限，会对系统产生什么影响？（）A.数据传输延迟，影响系统性能B.系统自动扩展带宽C.对系统没有明显影响D.计算速度加快二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在农业领域，机器人用于播种、施肥、采摘等作业。请全面综合分析ROS在农业机器人中的应用，包括对不同地形和农作物的适应能力，以及在户外环境中面临的通信干扰和电源管理等问题。2、（本题5分）在机器人的语音交互系统中，ROS需要集成语音识别和合成技术。请详细综合分析ROS在语音交互方面的实现方式，包括语音信号处理、语义理解和对话管理，以及如何提高语音交互的自然度和准确性。3、（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。4、（本题5分）在机器人的智能养殖系统中，探讨机器人操作系统如何实现对牲畜的健康监测、饲料投喂和环境控制，以及如何提高养殖效率和产品质量，降低劳动力成本和环境污染。5、（本题5分）在极地探险中，机器人面临极寒、大风等恶劣条件。深入探讨机器人操作系统在低温适应、能源管理、冰雪地形行走和远程通信方面的技术难点，分析操作系统如何保障机器人在极端环境下的正常运行