娄底职业技术学院《机器人设计与实现》2023-2024学年第二学期期末试卷

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页娄底职业技术学院

《机器人设计与实现》2023-2024学年第二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、假设要在ROS中开发一个能够在狭窄空间中操作的微型机器人，需要考虑机器人的尺寸、灵活性和控制精度。以下哪种设计和控制方法可能会被用于微型机器人？（）A.微机电系统设计和微型电机控制B.柔性结构和精密驱动C.小型传感器集成和微型控制器D.以上都有可能2、在ROS中开发机器人的远程控制功能时，如果网络延迟不稳定，以下哪种策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地缓存和预测机制B.降低控制指令的发送频率C.完全依赖远程控制，不进行本地处理D.忽略网络延迟，照常发送指令3、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4、在开发基于ROS的机器人视觉应用时，需要从摄像头获取图像数据并进行处理，以实现目标检测和跟踪等功能。对于图像数据的传输和处理，以下哪种方式在ROS中是最有效的？同时要考虑数据的实时性、带宽占用和处理效率。A.直接在节点中处理原始图像数据B.将图像数据压缩后传输和处理C.使用ROS的图像消息（ImageMessage）机制D.把图像数据存储到本地文件再进行处理5、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6、在ROS中，为了提高机器人系统的性能和实时性，常常需要进行优化。假设一个机器人节点的计算量较大，导致系统响应延迟，以下关于优化的方法，哪一项是不正确的？（）A.可以对算法进行优化，减少计算复杂度B.使用多线程或多进程技术并行处理任务，提高效率C.减少节点之间的通信数据量，避免不必要的消息传递D.优化只需要关注软件层面，硬件性能对系统性能没有影响7、ROS中的仿真环境可以用于机器人的开发和测试。如果仿真环境与实际物理环境差异较大，会对实际应用产生什么影响？（）A.实际应用中机器人性能可能不如预期B.实际应用中机器人性能更好C.对实际应用没有影响D.实际应用更易于调试8、当在ROS中开发机器人应用时，需要对机器人的模型进行描述。假设一个轮式移动机器人，需要定义其几何形状、关节结构和运动学参数等。以下关于ROS中机器人模型描述的方式，哪一项是不正确的？（）A.使用URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat）文件来描述机器人的结构和参数B.可以在URDF文件中定义机器人的传感器和执行器C.一旦定义了机器人的URDF模型，就不能对其进行修改和扩展D.可以使用第三方工具将CAD模型转换为ROS可识别的URDF格式9、在ROS环境下，为了实现机器人的语音交互功能，需要集成语音识别引擎和语音合成模块。以下哪种语音技术和接口可能会被用于语音交互？（）A.开源语音识别库和语音合成软件B.商业语音服务和API接口C.自主训练的语音模型和定制化接口D.以上都有可能10、ROS中的服务（Service）通常用于实现节点之间的请求-响应通信模式。考虑一个机器人导航系统，其中一个节点提供路径规划服务，另一个节点请求路径规划。如果服务响应时间过长，以下哪种情况最有可能发生？（）A.机器人停止运动，等待响应B.机器人自行选择随机路径前进C.系统自动切换到备用的路径规划算法D.机器人按照之前的路径继续前进11、在基于ROS的机器人视觉SLAM（同时定位与地图构建）系统中，当面临快速运动和大场景时，以下哪种方法能够提高系统的精度和鲁棒性？（）A.多传感器融合B.优化特征提取C.增加地图点数量D.降低计算复杂度请分别解释每个选项在应对快速运动和大场景时的效果和影响12、当使用ROS控制一个具有多个自由度的机器人关节时，需要进行复杂的运动学和动力学解算。以下哪种方法和工具可能会被用于关节控制？（）A.正逆运动学求解器和动力学库B.智能优化算法和模型预测控制C.自适应控制和反馈线性化D.以上都有可能13、在ROS中进行机器人的轨迹规划时，如果规划的轨迹与实际环境存在冲突，以下哪种情况最有可能发生？（）A.机器人停止运动并重新规划B.机器人强行按照规划轨迹运动C.系统自动调整环境以适应轨迹D.轨迹规划算法自动优化14、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15、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16、在ROS中，当需要实现机器人与外部设备（如其他计算机、移动设备）的远程通信和控制时，以下哪种技术或协议能够提供可靠和高效的解决方案？同时要考虑安全性和跨平台的需求。A.HTTP协议B.SSH协议C.MQTT协议D.FTP协议17、在使用ROS开发机器人的过程中，需要对机器人的性能进行监测和调试。以下哪种工具或方法能够最直观地展示机器人的状态信息，如关节角度、速度、传感器数据等，并且支持实时更新和历史数据查看？（）A.打印输出到控制台B.使用ROS的rqt_plot工具C.将数据存储到文件后离线分析D.依靠人工观察和记录18、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。当这些节点需要进行通信时，通常会使用ROS提供的某种机制。以下关于ROS节点通信方式的描述，哪一项是正确的？（）A.节点之间通过共享内存进行直接的数据交换B.节点之间使用基于TCP/IP的套接字通信C.节点通过发布/订阅（Publish/Subscribe）模式和服务（Service）模式进行通信D.节点之间的通信必须通过中央服务器进行中转19、在ROS中，机器人的运动控制是一个关键的部分。假设一个机械臂需要执行精确的抓取操作，需要对其关节进行运动控制。以下关于ROS运动控制的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用PID控制器来实现关节的位置控制B.运动控制指令可以通过话题或服务的方式发送给执行器C.机械臂的运动学和动力学模型在运动控制中不是必需的D.可以使用逆运动学求解来计算机械臂达到目标位置所需的关节角度20、在ROS中，当需要对机器人的运动进行平滑处理时，以下哪种方法通常被采用？（）A.样条插值B.线性插值C.最近邻插值D.随机插值二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明ROS中的坐标系变换在机器人控制中的重要性。2、（本题5分）简述ROS中的机器人模型校准方法。3、（本题5分）解释ROS中的环境监测机器人中的传感器选择。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）利用ROS开发一个鲳鱼养殖场鲳鱼捕捞机器人的高效捕捞与保鲜系统。3、（本题5分）设计一个基于ROS的贝类种苗培育场种苗监测与培育机器人的生长监测与培育管理系统。4、（本题5分）开发一个使用ROS的饮料厂灌装机器人的精准灌装与液位控制系统。5、（本题5分）使用ROS为建筑施工机器人设计一个材料搬运和精准放