嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人狀態(tài)信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_statusB./robot_infoC./status/robotD./info/robot2、在ROS環(huán)境下，要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確控制，需要考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。假設(shè)要控制一個(gè)機(jī)械臂完成一系列復(fù)雜的動(dòng)作，并且要求動(dòng)作的精度和速度都達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。以下哪種方法在構(gòu)建運(yùn)動(dòng)控制模型時(shí)最為有效和準(zhǔn)確？（）A.基于簡(jiǎn)單的幾何模型進(jìn)行控制B.采用經(jīng)驗(yàn)公式和試錯(cuò)法C.利用精確的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程D.忽略模型，僅依靠反饋控制3、當(dāng)機(jī)器人在未知環(huán)境中探索時(shí)，需要同時(shí)構(gòu)建地圖和定位自身。以下哪種同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法在處理大規(guī)模環(huán)境和動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)具有較好的性能？（）A.ORB-SLAMB.LSD-SLAMC.RTAB-MapD.KartoSLAM4、在ROS環(huán)境中，對(duì)于機(jī)器人的實(shí)時(shí)性能優(yōu)化，需要考慮算法的復(fù)雜度、內(nèi)存使用和計(jì)算效率等方面。假設(shè)機(jī)器人的某個(gè)功能模塊存在性能瓶頸，以下哪種方法能夠最有效地提升性能？（）A.優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)，減少計(jì)算量B.增加硬件資源，如內(nèi)存和CPUC.不進(jìn)行優(yōu)化，維持現(xiàn)狀D.降低功能要求，簡(jiǎn)化任務(wù)5、ROS中的動(dòng)作（Action）是一種用于長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的通信機(jī)制。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一個(gè)復(fù)雜的搜索任務(wù)，其狀態(tài)包括正在搜索、找到目標(biāo)和任務(wù)完成。以下關(guān)于動(dòng)作通信的描述，正確的是？（）A.動(dòng)作通信只能單向傳遞信息，從客戶端到服務(wù)器B.客戶端可以在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中隨時(shí)取消任務(wù)C.服務(wù)器無(wú)法向客戶端反饋任務(wù)的中間狀態(tài)D.動(dòng)作通信不支持任務(wù)的超時(shí)處理6、在基于ROS的機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別任務(wù)中，需要對(duì)大量的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和模型優(yōu)化。假設(shè)要提高模型的訓(xùn)練效率和準(zhǔn)確性，以下哪種方法是可行的？（）A.使用小規(guī)模的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練B.采用簡(jiǎn)單的模型結(jié)構(gòu)C.利用深度學(xué)習(xí)框架，并進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)和超參數(shù)調(diào)整D.不進(jìn)行任何優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置7、ROS支持多種機(jī)器人硬件平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和接口。假設(shè)要將一個(gè)新的機(jī)器人硬件平臺(tái)集成到ROS系統(tǒng)中，需要編寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。以下哪種方法在開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)能夠最大程度地提高效率和兼容性？（）A.參考現(xiàn)有的類(lèi)似硬件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改B.從底層開(kāi)始完全重新開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)C.使用硬件廠商提供的驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行適配D.不開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)，嘗試使用通用驅(qū)動(dòng)8、在ROS系統(tǒng)中，對(duì)于機(jī)器人的自主決策能力提升，以下哪種方法能夠使機(jī)器人在復(fù)雜情況下做出更明智的選擇？（）A.增加決策規(guī)則B.基于案例的推理C.深度學(xué)習(xí)決策模型D.隨機(jī)決策請(qǐng)分別闡述每個(gè)選項(xiàng)在提升自主決策能力方面的作用和潛在問(wèn)題9、在ROS開(kāi)發(fā)中，為了確保代碼的質(zhì)量和可維護(hù)性，通常會(huì)采用一些代碼規(guī)范和測(cè)試方法。假設(shè)一個(gè)新開(kāi)發(fā)的ROS節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行單元測(cè)試，以下哪種測(cè)試框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自帶的測(cè)試框架10、ROS支持多種機(jī)器人編程語(yǔ)言的接口。假設(shè)需要在一個(gè)項(xiàng)目中同時(shí)使用C++和Python編寫(xiě)節(jié)點(diǎn)，以下關(guān)于語(yǔ)言接口的描述，正確的是？（）A.C++和Python節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信，需要通過(guò)中間件轉(zhuǎn)換B.可以在C++節(jié)點(diǎn)中調(diào)用Python函數(shù)，反之亦然C.不同語(yǔ)言編寫(xiě)的節(jié)點(diǎn)在性能上會(huì)有很大的差異D.混合使用多種語(yǔ)言會(huì)導(dǎo)致代碼可讀性和可維護(hù)性下降11、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行決策時(shí)，通常會(huì)使用有限狀態(tài)機(jī)（FiniteStateMachine）。假設(shè)機(jī)器人在巡邏任務(wù)中有巡邏、發(fā)現(xiàn)異常和返回基地等狀態(tài)，以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，正確的是？（）A.狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是隨機(jī)的，不受任何條件約束B(niǎo).有限狀態(tài)機(jī)只能處理簡(jiǎn)單的任務(wù)，不適合復(fù)雜的決策邏輯C.可以通過(guò)定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行為決策D.有限狀態(tài)機(jī)的性能會(huì)隨著狀態(tài)數(shù)量的增加而顯著下降12、ROS支持多機(jī)器人協(xié)作的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。假設(shè)要實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人之間的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)工作，以下關(guān)于協(xié)作策略和通信機(jī)制的選擇，正確的是：（）A.采用集中式控制策略，由一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行任務(wù)分配和協(xié)調(diào)B.采用分布式控制策略，每個(gè)機(jī)器人自主決策并通過(guò)通信協(xié)商C.混合使用集中式和分布式策略，根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)靈活選擇D.多機(jī)器人協(xié)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的任務(wù)分配和協(xié)調(diào)13、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(shù)14、ROS中的插件（Plugin）機(jī)制可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。假設(shè)要為一個(gè)機(jī)器人的視覺(jué)處理模塊添加新的圖像處理算法，以下關(guān)于插件的使用，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以通過(guò)編寫(xiě)插件來(lái)實(shí)現(xiàn)新的功能，而無(wú)需修改原有的代碼框架B.插件可以動(dòng)態(tài)加載和卸載，方便系統(tǒng)的配置和更新C.不同類(lèi)型的插件必須遵循相同的接口規(guī)范，以保證兼容性D.插件只能用于擴(kuò)展功能，不能用于替換現(xiàn)有的核心功能模塊15、ROS中的Gazebo是一個(gè)常用的機(jī)器人仿真環(huán)境。假設(shè)需要在Gazebo中模擬一個(gè)具有復(fù)雜物理特性的機(jī)器人和環(huán)境，以下關(guān)于Gazebo仿真的描述，正確的是？（）A.Gazebo只能模擬簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，無(wú)法處理復(fù)雜的物理交互B.在Gazebo中進(jìn)行仿真時(shí)，不需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型C.Gazebo可以與ROS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際控制的交互D.Gazebo的仿真結(jié)果與實(shí)際機(jī)器人的行為完全一致，無(wú)需進(jìn)一步驗(yàn)證16、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個(gè)具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動(dòng)。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動(dòng)力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機(jī)采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢(shì)場(chǎng)的路徑規(guī)劃17、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(lèi)型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是18、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃時(shí)，需要考慮環(huán)境中的障礙物和約束條件。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在一個(gè)充滿動(dòng)態(tài)障礙物的環(huán)境中規(guī)劃路徑。以下關(guān)于ROS路徑規(guī)劃的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用A*算法等經(jīng)典路徑規(guī)劃算法，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)以適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境B.路徑規(guī)劃只需要考慮空間上的障礙物，不需要考慮時(shí)間因素C.可以結(jié)合傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線路徑規(guī)劃和調(diào)整D.路徑規(guī)劃的結(jié)果需要滿足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束19、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，通常會(huì)采用分布式架構(gòu)。假設(shè)一個(gè)分布式機(jī)器人系統(tǒng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，以下哪種機(jī)制可以幫助系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行而不受到嚴(yán)重影響？（）A.故障節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)重啟，并恢復(fù)到故障前的狀態(tài)B.其他節(jié)點(diǎn)會(huì)接管故障節(jié)點(diǎn)的任務(wù)，保證系統(tǒng)功能的完整性C.系統(tǒng)會(huì)停止所有操作，等待故障節(jié)點(diǎn)修復(fù)后再繼續(xù)運(yùn)行D.系統(tǒng)會(huì)切換到一個(gè)備用的完全相同的機(jī)器人系統(tǒng)，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)20、ROS中的導(dǎo)航棧（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局規(guī)劃器B.局部規(guī)劃器C.控制器D.以上都是21、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目中，如果團(tuán)隊(duì)成員對(duì)ROS的理解和使用水平參差不齊，可能會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（）A.開(kāi)發(fā)進(jìn)度受阻，協(xié)作困難B.項(xiàng)目快速完成C.代碼質(zhì)量提高D.系統(tǒng)性能優(yōu)化22、ROS中的參數(shù)服務(wù)器可以存儲(chǔ)全局參數(shù)。當(dāng)參數(shù)數(shù)量過(guò)多時(shí)，如何提高參數(shù)的查找和訪問(wèn)效率？（）A.對(duì)參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)和索引B.使用高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)參數(shù)C.定期清理不必要的參數(shù)D.以上方法都可以23、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的自主探索和地圖更新時(shí)，假設(shè)機(jī)器人進(jìn)入了一個(gè)未知區(qū)域。以下關(guān)于探索策略和地圖更新方法的選擇，正確的是：（）A.隨機(jī)探索策略，同時(shí)逐步更新地圖B.基于邊界的探索策略，優(yōu)先探索未探索區(qū)域的邊界C.按照預(yù)設(shè)的路徑進(jìn)行探索，不進(jìn)行實(shí)時(shí)地圖更新D.以上探索策略和地圖更新方法都不可行24、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人地圖信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_mapB./map/robotC./navigation/mapD.以上都不是25、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于可視化機(jī)器人狀態(tài)的工具？（）（）A.RVizB.GazeboC.rqt_graphD.以上都是26、在ROS中，機(jī)器人的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)對(duì)于用戶操作和監(jiān)控機(jī)器人非常重要。假設(shè)需要為一個(gè)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)直觀易用的人機(jī)交互界面。以下關(guān)于ROS人機(jī)交互界面的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用Qt等圖形庫(kù)來(lái)開(kāi)發(fā)人機(jī)交互界面B.人機(jī)交互界面應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)顯示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)C.用戶的操作指令可以通過(guò)人機(jī)交互界面直接發(fā)送給ROS節(jié)點(diǎn)D.人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)不需要考慮用戶的使用習(xí)慣和工作流程27、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來(lái)組織代碼和資源。假設(shè)開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動(dòng)文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項(xiàng)C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風(fēng)格，以保證兼容性D.一個(gè)功能包只能包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不能包含多個(gè)相關(guān)的功能模塊28、ROS支持機(jī)器人的仿真測(cè)試和實(shí)際硬件測(cè)試。假設(shè)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要頻繁地進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，為了提高測(cè)試效率和減少對(duì)硬件的依賴，以下哪種測(cè)試策略最為合理？（）A.優(yōu)先進(jìn)行仿真測(cè)試，然后結(jié)合硬件測(cè)試B.只進(jìn)行硬件測(cè)試，忽略仿真測(cè)試C.完全依賴仿真測(cè)試，不進(jìn)行硬件測(cè)試D.隨機(jī)選擇測(cè)試方式29、在ROS環(huán)境下，對(duì)于機(jī)器人的軌跡規(guī)劃，以下哪種方法能夠生成平滑且符合動(dòng)力學(xué)約束的運(yùn)動(dòng)軌跡？（）A.五次多項(xiàng)式插值B.樣條曲線擬合C.貝塞爾曲線D.B樣條曲線。假設(shè)機(jī)器人需要執(zhí)行復(fù)雜的連續(xù)動(dòng)作，如機(jī)械臂的抓取操作，軌跡需要滿足關(guān)節(jié)速度、加速度等動(dòng)力學(xué)約束，同時(shí)保證運(yùn)動(dòng)的平滑性，上述哪種方法能夠更好地生成理想的軌跡，并詳細(xì)解釋其原理和參數(shù)設(shè)置30、ROS中的動(dòng)作客戶端（ActionClient）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.active回調(diào)函數(shù)B.done回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于具有自主探索和環(huán)境適應(yīng)能力的機(jī)器人，ROS在決策算法和學(xué)習(xí)機(jī)制方面發(fā)揮重要作用。請(qǐng)深入綜合分析ROS中相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以及如何提高機(jī)器人在未知環(huán)境中的探索效率和安全性。2、（本題5分）假設(shè)開(kāi)發(fā)一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的家用清潔機(jī)器人，能夠自動(dòng)清掃房間、避開(kāi)家具并自主充電。詳細(xì)分析在ROS框架下，如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模、路徑規(guī)劃、電源管理以及與智能家居系統(tǒng)的交互。3、（本題5分）隨著機(jī)器人應(yīng)用于更復(fù)雜和危險(xiǎn)的深?？碧饺蝿?wù)，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在高壓環(huán)境適應(yīng)、深海通信、能源供應(yīng)和自主作業(yè)等方面面臨的挑戰(zhàn)，以及相應(yīng)的技術(shù)解決方案。4、（本題5分）在一個(gè)汽車(chē)制造工廠的涂裝車(chē)間，ROS被用于控制機(jī)器人進(jìn)行車(chē)身噴漆。請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析如何利用ROS實(shí)現(xiàn)均勻噴漆、顏色校準(zhǔn)、漆霧處理以及與涂裝生產(chǎn)線的整合，同時(shí)應(yīng)對(duì)可能的環(huán)保和質(zhì)量挑戰(zhàn)。5、（本題5分）在多機(jī)器人系統(tǒng)的分布式控制中，ROS需要解決通信延遲、資源分配和協(xié)同決策等問(wèn)題。請(qǐng)綜合分析ROS在這種場(chǎng)景下的分布式控制架構(gòu)和算法，以及如何提