中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器人操作系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器人操作系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點(diǎn)（Node）之間通過（）進(jìn)行通信。A.消息隊(duì)列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是2、機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)能力對(duì)于適應(yīng)新環(huán)境和任務(wù)非常重要。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在不同的房間內(nèi)自主探索并學(xué)習(xí)環(huán)境的布局。以下哪種學(xué)習(xí)方法能夠幫助機(jī)器人快速建立環(huán)境模型，并不斷優(yōu)化？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.無監(jiān)督學(xué)習(xí)C.強(qiáng)化學(xué)習(xí)D.遷移學(xué)習(xí)3、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）為機(jī)器人的自主導(dǎo)航提供了強(qiáng)大的支持。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)未知的環(huán)境中進(jìn)行自主探索和地圖構(gòu)建，以下關(guān)于導(dǎo)航功能包集的描述，正確的是？（）A.導(dǎo)航功能包集只能使用激光雷達(dá)作為主要的傳感器輸入B.它可以自動(dòng)處理各種動(dòng)態(tài)障礙物，無需額外的編程C.在地圖構(gòu)建過程中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是完全隨機(jī)的D.可以通過配置參數(shù)來調(diào)整導(dǎo)航行為，如安全距離和最大速度4、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于極地考察的機(jī)器人，需要應(yīng)對(duì)極寒、大風(fēng)和低光照等極端環(huán)境。以下哪種技術(shù)和裝備可能會(huì)被用于極地機(jī)器人？（）A.耐寒材料和保溫結(jié)構(gòu)B.抗風(fēng)設(shè)計(jì)和能源存儲(chǔ)C.低光照視覺系統(tǒng)和導(dǎo)航設(shè)備D.以上都有可能5、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)，并且要求能夠交互地調(diào)整顯示效果時(shí)，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個(gè)不同的RViz窗口分別顯示不同的數(shù)據(jù)B.在一個(gè)RViz窗口中創(chuàng)建多個(gè)面板來顯示不同的數(shù)據(jù)C.使用自定義的插件來擴(kuò)展RViz的顯示功能D.以上方法都可以6、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人是一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人，以下哪種路徑規(guī)劃算法更適合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹（RRT）算法D.以上算法都需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇7、在ROS中，用于發(fā)布和訂閱話題（Topic）的編程語言可以是（）（）A.C++B.PythonC.兩者皆可D.以上都不是8、在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人抓取任務(wù)中，需要精確控制機(jī)械手的抓取力度。以下哪種傳感器可以提供有關(guān)抓取力度的信息？（）A.壓力傳感器B.扭矩傳感器C.位置傳感器D.速度傳感器9、當(dāng)在ROS中進(jìn)行多機(jī)器人協(xié)作任務(wù)時(shí)，需要協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作和任務(wù)分配。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要共同完成一個(gè)復(fù)雜的物流搬運(yùn)任務(wù)。以下哪種協(xié)作策略和算法在這種場(chǎng)景下能夠最有效地提高任務(wù)完成效率和避免沖突？（）A.集中式控制和任務(wù)分配算法B.分布式自主協(xié)商算法C.隨機(jī)分配任務(wù)，各自執(zhí)行D.不進(jìn)行協(xié)作，獨(dú)立工作10、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器）的通信，以下哪種接口協(xié)議較為常見？（）A.USBB.CANC.EthernetD.SerialPort。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)需要連接多種不同類型的設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時(shí)性要求各不相同，上述哪種接口協(xié)議能夠提供更靈活和可靠的通信支持，并分析其在ROS中的配置和使用要點(diǎn)11、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個(gè)具有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)模式的機(jī)器人時(shí)，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。假設(shè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為特殊，以下關(guān)于建模方法的選擇，正確的是：（）A.使用傳統(tǒng)的解析方法進(jìn)行建模，精確但計(jì)算復(fù)雜B.采用數(shù)值方法進(jìn)行近似建模，簡單但精度可能受限C.結(jié)合解析和數(shù)值方法，根據(jù)具體情況選擇合適的部分D.不需要進(jìn)行精確建模，依靠經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)進(jìn)行控制12、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評(píng)估時(shí)，假設(shè)要比較不同算法在不同場(chǎng)景下的效果。以下關(guān)于評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評(píng)估指標(biāo)，簡單直觀B.綜合考慮路徑長度、時(shí)間消耗、安全性等多個(gè)指標(biāo)，并設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景C.隨機(jī)選擇評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，不進(jìn)行系統(tǒng)性的比較D.評(píng)估指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)算法比較沒有影響13、在基于ROS的機(jī)器人救援應(yīng)用中，需要快速響應(yīng)緊急情況。以下哪種通信方式可以確保信息的實(shí)時(shí)傳遞？（）A.低延遲的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議B.優(yōu)先級(jí)消息隊(duì)列C.直接內(nèi)存訪問D.以上方式都可以考慮14、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)（Node）是基本的計(jì)算單元。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃等。當(dāng)一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)需要與已存在的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，通常會(huì)使用以下哪種方式？（）A.共享內(nèi)存B.消息隊(duì)列C.發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）模式D.遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）15、在ROS中，對(duì)于機(jī)器人的軟件開發(fā)過程，需要遵循一定的代碼規(guī)范和風(fēng)格。以下哪種做法能夠提高代碼的可讀性和可維護(hù)性？（）A.統(tǒng)一的變量命名和函數(shù)注釋B.隨意的代碼風(fēng)格，不做規(guī)范C.只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)，不考慮代碼風(fēng)格D.不寫注釋，依靠代碼本身理解16、ROS中的TF變換在多機(jī)器人協(xié)作中非常重要。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人之間的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，如何快速更新TF信息？（）A.通過傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量并更新B.使用通信協(xié)議在機(jī)器人之間傳遞位置變化信息C.結(jié)合地圖和定位信息進(jìn)行推算D.以上方法可以結(jié)合使用17、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的故障診斷和容錯(cuò)控制，需要監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀態(tài)和建立故障模型。以下哪種方法和技術(shù)可能會(huì)被用于故障診斷和容錯(cuò)？（）A.傳感器監(jiān)測(cè)和故障樹分析B.模型參考自適應(yīng)診斷和冗余設(shè)計(jì)C.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)和恢復(fù)策略D.以上都有可能18、在ROS中，動(dòng)作（Action）是一種更復(fù)雜的通信模式，結(jié)合了目標(biāo)設(shè)定、反饋和結(jié)果。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的抓取任務(wù)使用動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行過程中會(huì)不斷反饋?zhàn)ト〉倪M(jìn)度和狀態(tài)。以下關(guān)于ROS動(dòng)作通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.動(dòng)作客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過程中隨時(shí)取消動(dòng)作B.動(dòng)作服務(wù)器在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，只能按照預(yù)定的步驟進(jìn)行，不能根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整C.動(dòng)作的反饋信息可以幫助客戶端了解任務(wù)的執(zhí)行情況，并做出相應(yīng)的決策D.動(dòng)作通信可以用于需要長時(shí)間執(zhí)行且具有中間狀態(tài)的復(fù)雜任務(wù)19、在ROS中，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的分布式計(jì)算和控制，以下哪種技術(shù)能夠有效地管理節(jié)點(diǎn)之間的通信和資源分配？（）A.ROSMasterB.DockerC.KubernetesD.MPI。假設(shè)一個(gè)大規(guī)模的機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，需要高效地協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作，合理分配計(jì)算資源，上述哪種技術(shù)能夠提供更強(qiáng)大的分布式支持，并說明其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)20、在ROS中，話題（Topic）是一種常見的通信方式。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的速度控制節(jié)點(diǎn)發(fā)布了一個(gè)關(guān)于機(jī)器人速度的話題，而多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)需要訂閱這個(gè)話題以獲取速度信息。以下關(guān)于ROS話題通信的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.多個(gè)訂閱者可以同時(shí)訂閱同一個(gè)話題，并接收到相同的數(shù)據(jù)B.發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)類型必須與訂閱者期望的數(shù)據(jù)類型完全匹配C.話題通信是一種雙向的、實(shí)時(shí)的交互方式，訂閱者可以向發(fā)布者發(fā)送反饋D.當(dāng)發(fā)布者停止發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，訂閱者會(huì)收到通知并采取相應(yīng)的處理措施21、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人里程計(jì)信息的消息類型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是22、在ROS中，創(chuàng)建一個(gè)新的工作空間（Workspace）需要?jiǎng)?chuàng)建以下哪些目錄？（）（）A.srcB.buildC.develD.以上都是23、當(dāng)使用ROS實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的人機(jī)交互界面（HMI）時(shí)，以下哪種技術(shù)能夠提供直觀和友好的用戶操作體驗(yàn)？（）A.QtB.HTML/CSS/JavaScriptC.OpenGLD.以上都是。假設(shè)需要為用戶提供一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)器人狀態(tài)、控制機(jī)器人動(dòng)作以及進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的界面，上述哪種技術(shù)能夠構(gòu)建功能豐富、界面美觀且交互性強(qiáng)的HMI，并說明其在ROS中的集成和開發(fā)方法24、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人視覺處理時(shí)，經(jīng)常需要對(duì)圖像進(jìn)行濾波操作。假設(shè)需要去除圖像中的噪聲同時(shí)保留邊緣信息，以下哪種濾波算法可能最為合適？（）A.均值濾波B.中值濾波C.高斯濾波D.雙邊濾波25、假設(shè)要在ROS中實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠在狹窄空間中靈活操作的機(jī)器人，以下哪種機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制策略的組合可能是最合適的？（）A.串聯(lián)機(jī)械臂與位置控制B.并聯(lián)機(jī)械臂與速度控制C.蛇形機(jī)器人與力控制D.剛性結(jié)構(gòu)與開環(huán)控制請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析每個(gè)選項(xiàng)在狹窄空間操作中的適應(yīng)性和優(yōu)缺點(diǎn)26、在機(jī)器人的軌跡規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束和環(huán)境約束。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人手臂在有限的工作空間內(nèi)進(jìn)行操作，同時(shí)要避免與周圍的障礙物碰撞。以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠有效地處理這些約束，并生成平滑的軌跡？（）A.人工勢(shì)場(chǎng)法結(jié)合優(yōu)化算法B.隨機(jī)路徑規(guī)劃方法C.基于樣條曲線的約束規(guī)劃D.基于模型預(yù)測(cè)的軌跡生成27、ROS中的參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)參數(shù)？（）（）A.字典B.列表C.數(shù)組D.樹28、在使用ROS控制機(jī)器人進(jìn)行物體抓取時(shí)，需要精確的力控制。假設(shè)需要根據(jù)抓取物體的材質(zhì)和形狀實(shí)時(shí)調(diào)整抓取力的大小，以下哪種傳感器可能最為關(guān)鍵？（）A.壓力傳感器B.位置傳感器C.速度傳感器D.溫度傳感器29、ROS中的服務(wù)請(qǐng)求（ServiceRequest）可以包含以下哪些數(shù)據(jù)類型？（）（）A.基本數(shù)據(jù)類型B.自定義消息類型C.兩者皆可D.以上都不是30、ROS支持分布式計(jì)算，如果在分布式環(huán)境中節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.數(shù)據(jù)傳輸延遲，影響系統(tǒng)性能B.系統(tǒng)自動(dòng)擴(kuò)展帶寬C.對(duì)系統(tǒng)沒有明顯影響D.計(jì)算速度加快二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人用于播種、施肥、采摘等作業(yè)。請(qǐng)全面綜合分析ROS在農(nóng)業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用，包括對(duì)不同地形和農(nóng)作物的適應(yīng)能力，以及在戶外環(huán)境中面臨的通信干擾和電源管理等問題。2、（本題5分）在機(jī)器人的語音交互系統(tǒng)中，ROS需要集成語音識(shí)別和合成技術(shù)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)綜合分析ROS在語音交互方面的實(shí)現(xiàn)方式，包括語音信號(hào)處理、語義理解和對(duì)話管理，以及如何提高語音交互的自然度和準(zhǔn)確性。3、（本題5分）對(duì)于人形機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)控制和平衡保持具有很高的難度。全面分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在關(guān)節(jié)控制、步態(tài)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)平衡方面的技術(shù)手段，以及如何模擬人類的運(yùn)動(dòng)行為和適應(yīng)不同的地形條件。4、（本題5分）在機(jī)器人的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)中，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)牲畜的健康監(jiān)測(cè)、飼料投喂和環(huán)境控制，以及如何提高養(yǎng)殖效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動(dòng)力成本和環(huán)境污染。5、（本題5分）在極地探險(xiǎn)中，機(jī)器人面臨極寒、大風(fēng)等惡劣條件。深入探討機(jī)器人操作系統(tǒng)在低溫適應(yīng)、能源管理、冰雪地形行走和遠(yuǎn)程通信方面的技術(shù)難點(diǎn)，分析操作系統(tǒng)如何保障機(jī)器人在極端環(huán)境下的正常運(yùn)行