中國科學院大學《機器人設計與實現(xiàn)》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁中國科學院大學《機器人設計與實現(xiàn)》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、當在ROS中進行機器人的運動控制時，以下哪種編程語言通常被用于編寫控制節(jié)點？（）A.C++B.PythonC.JavaD.Ruby。假設需要開發(fā)高效、穩(wěn)定且易于維護的機器人運動控制程序，同時考慮與ROS庫和其他模塊的集成，上述哪種編程語言在這種情況下更具優(yōu)勢，并闡述其特點和在ROS中的應用實例2、當在ROS中開發(fā)一個需要長時間穩(wěn)定運行的機器人應用時，以下哪種錯誤處理和恢復機制是必不可少的？（）A.簡單的錯誤日志記錄B.自動重啟機制C.智能錯誤診斷和恢復策略D.忽略錯誤，繼續(xù)運行請說明每個選項在保證機器人應用穩(wěn)定性方面的作用和可能存在的問題3、在基于ROS的機器人自主決策系統(tǒng)中，如果決策算法的魯棒性不足，可能會在什么情況下出現(xiàn)問題？（）A.面對復雜或異常情況時決策失誤B.決策速度加快C.決策更準確D.系統(tǒng)自動優(yōu)化決策算法4、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節(jié)點和配置參數。假設一個機器人系統(tǒng)有多個相互依賴的節(jié)點需要啟動，以下關于啟動文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節(jié)點的啟動命令都寫在一個啟動文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關節(jié)點的啟動命令分組寫在不同的啟動文件中C.啟動文件越簡單越好，只啟動關鍵節(jié)點D.啟動文件的編寫方式對系統(tǒng)啟動沒有影響5、在機器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機器人的動力學特性，如慣性和摩擦力。假設一個具有較大慣性的機器人需要在狹窄空間內快速移動。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動力學因素，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.基于隨機采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢場的路徑規(guī)劃6、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和操作，需要建立穩(wěn)定的通信鏈路和用戶界面。以下哪種技術和工具可能會被用于遠程控制？（）A.網絡協(xié)議和Web界面B.移動應用和藍牙通信C.云服務和虛擬現(xiàn)實接口D.以上都有可能7、在機器人的學習能力方面，強化學習是一種常用的方法。假設一個機器人需要通過不斷嘗試和反饋來學習最優(yōu)的行為策略。以下哪種強化學習算法在處理連續(xù)動作空間和高維狀態(tài)空間時表現(xiàn)較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）8、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機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9、在機器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機器人傳感器驅動程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是10、在機器人的軌跡跟蹤誤差補償中，需要對實際軌跡與期望軌跡之間的偏差進行修正。假設機器人受到外部干擾導致軌跡跟蹤出現(xiàn)偏差。以下哪種誤差補償方法能夠快速響應并有效地減小偏差？（）A.前饋補償B.反饋補償C.自適應補償D.智能補償11、當為機器人設計視覺感知系統(tǒng)時，需要考慮多種因素。假設機器人需要在不同光照條件下準確識別物體。以下哪種圖像處理技術對于解決光照變化對物體識別的影響最為有效？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像濾波D.圖像分割12、對于ROS中的機器人視覺目標跟蹤，以下哪種算法能夠適應目標的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C.基于深度學習的跟蹤D.以上都是。假設機器人需要在復雜場景中持續(xù)跟蹤移動的目標，目標可能會發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會被其他物體遮擋，上述哪種目標跟蹤算法能夠更好地應對這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實現(xiàn)和優(yōu)化方法13、ROS中的包（Package）用于組織相關的功能代碼和資源。如果一個包的依賴關系沒有正確配置，會出現(xiàn)什么情況？（）A.相關功能無法正常使用B.系統(tǒng)自動安裝缺失的依賴C.對系統(tǒng)運行沒有影響D.該包的性能提升14、當使用ROS開發(fā)一個水下機器人時，需要考慮水的阻力、壓力和通信限制等特殊因素。以下哪種技術和設計方法可能會被用于應對這些挑戰(zhàn)？（）A.防水密封設計和水聲通信B.流體動力學建模和推進器控制C.抗壓結構設計和傳感器校準D.以上都有可能15、當在ROS中開發(fā)一個需要與外部系統(tǒng)進行集成的機器人應用時，例如與工業(yè)自動化設備或其他軟件系統(tǒng)進行交互。以下哪種接口和協(xié)議的選擇能夠最有效地實現(xiàn)這種集成，同時保證數據的準確性和實時性？（）A.使用標準的工業(yè)通信協(xié)議，如ModbusB.自定義專用的接口和協(xié)議C.依賴中間件進行數據轉換和傳輸D.不進行集成，獨立運行16、在ROS中，進行機器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評估時，假設要比較不同算法在不同場景下的效果。以下關于評估指標和實驗設計的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評估指標，簡單直觀B.綜合考慮路徑長度、時間消耗、安全性等多個指標，并設計多樣化的實驗場景C.隨機選擇評估指標和實驗場景，不進行系統(tǒng)性的比較D.評估指標和實驗設計對算法比較沒有影響17、在ROS環(huán)境下，為了提高機器人的自主性和適應性，需要進行環(huán)境建模和知識表示。以下哪種方法和技術可能會被用于環(huán)境建模和知識學習？（）A.語義地圖構建和知識圖譜B.深度學習環(huán)境理解和強化學習C.概率模型和貝葉斯網絡D.以上都有可能18、在ROS環(huán)境下，為了對機器人的性能進行評估和優(yōu)化，需要選擇合適的指標和測試方法?？紤]到機器人的任務類型和應用場景，以下哪種評估指標和測試工具可能會被使用？（）A.運動精度、速度和能耗指標B.任務完成時間和成功率C.傳感器精度和可靠性D.以上都有可能19、ROS中的參數調優(yōu)對于系統(tǒng)性能至關重要。如果關鍵參數設置過于保守，會導致什么結果？（）A.系統(tǒng)性能無法充分發(fā)揮B.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高C.資源消耗降低D.系統(tǒng)適應性增強20、ROS中的任務調度策略對于系統(tǒng)資源的利用效率有很大影響。如果調度策略不合理，可能會導致什么情況？（）A.某些任務長時間等待，資源浪費B.系統(tǒng)性能提升C.任務執(zhí)行更公平D.資源自動優(yōu)化分配二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的目標搜索策略。2、（本題5分）簡述ROS中的環(huán)境質量評估機器人中的數據融合技術。3、（本題5分）簡述ROS中的生物樣本高效采集機器人中的采集效率提升。4、（本題5分）簡述ROS中的生物實驗輔助機器人中的實驗設備操作方法。5、（本題5分）ROS中的環(huán)境感知模塊的性能優(yōu)化。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個機器人的目標搜索和定位系統(tǒng)，在復雜環(huán)境中快速找到目標。2、（本題5分）在ROS框架下，為沙漠探險機器人設計一個防沙和導航系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為舞臺表演機器人設計一個動作編排和燈光控制集成系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個滑雪場造雪機器人的雪質監(jiān)測與造雪量控制系統(tǒng)。5、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的武昌魚養(yǎng)殖場武昌魚分揀機器人的品質分揀與計數系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）隨著機器人在養(yǎng)老服務領域的應用逐漸增多，機器人操作系統(tǒng)需要具備照顧老年人生活起居、健康監(jiān)測和緊急救援等功能。請全面綜合分析其在滿足老年人特殊需求、保障服務質量和安全性方面的技術手段，探討?zhàn)B老服務機器人在緩解養(yǎng)老壓力、提升老年人生活質量方面的作用，以及在社會接受度和政策支持方面的問題。2、（本題10分）對于具有觸覺感知功能的機