重慶公共運(yùn)輸職業(yè)學(xué)院《機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)重慶公共運(yùn)輸職業(yè)學(xué)院

《機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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ROS中進(jìn)行機(jī)器人的力控制時(shí)，如果力傳感器的精度不夠，會(huì)對(duì)控制效果產(chǎn)生什么影響？（）A.力控制不準(zhǔn)確，可能損壞物體或影響操作B.控制更穩(wěn)定C.系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)力傳感器D.提高力控制的響應(yīng)速度2、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)是？（）（）A.路徑規(guī)劃B.地圖構(gòu)建C.定位D.以上都是3、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)機(jī)器人的協(xié)作抓取任務(wù)時(shí)，以下哪種力控制策略能夠確保抓取的穩(wěn)定性和安全性？（）A.位置力混合控制B.阻抗控制C.力位控制D.以上都是。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)作抓取一個(gè)物體，需要精確控制抓取力和位置，避免物體滑落或損壞，上述哪種力控制策略能夠更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和安全的抓取，并詳細(xì)說(shuō)明其在ROS中的應(yīng)用和參數(shù)調(diào)整4、ROS中的服務(wù)（Service）通信常用于請(qǐng)求-響應(yīng)模式。假設(shè)有一個(gè)機(jī)器人需要執(zhí)行一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，該任務(wù)需要多個(gè)步驟，并且每個(gè)步驟都需要確認(rèn)是否成功完成。以下哪種方式可以有效地實(shí)現(xiàn)這種任務(wù)的管理和控制？（）A.創(chuàng)建多個(gè)服務(wù)，每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)任務(wù)步驟B.使用一個(gè)服務(wù)，通過(guò)傳遞不同的參數(shù)來(lái)表示不同的任務(wù)步驟C.放棄服務(wù)通信，改用話題通信來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理D.將整個(gè)任務(wù)作為一個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)，不使用服務(wù)通信5、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6、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7、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的服務(wù)請(qǐng)求（ServiceRequest）通常包含哪些信息？（）（）A.輸入?yún)?shù)B.輸出參數(shù)C.任務(wù)描述D.以上都不是8、ROS中的傳感器驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)要開(kāi)發(fā)一個(gè)新型傳感器的驅(qū)動(dòng)程序，以下關(guān)于開(kāi)發(fā)過(guò)程和注意事項(xiàng)的描述，正確的是：（）A.參考現(xiàn)有類(lèi)似傳感器的驅(qū)動(dòng)代碼，進(jìn)行簡(jiǎn)單修改B.深入了解傳感器的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，按照ROS規(guī)范開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)C.忽略傳感器的特性，開(kāi)發(fā)通用的驅(qū)動(dòng)框架D.傳感器驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)復(fù)雜且困難，建議使用現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)9、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)哪種方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)重配置？（）（）A.參數(shù)服務(wù)器B.動(dòng)態(tài)加載庫(kù)C.動(dòng)態(tài)重配置服務(wù)器（DynamicReconfigureServer）D.以上都不是10、在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人系統(tǒng)中，需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。如果選擇了不合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，可能會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（）A.數(shù)據(jù)丟失或讀取速度慢B.系統(tǒng)存儲(chǔ)空間自動(dòng)擴(kuò)展C.數(shù)據(jù)安全性提高D.系統(tǒng)性能優(yōu)化11、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的魯棒性和容錯(cuò)性，常常采用一些策略。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人的傳感器出現(xiàn)故障，以下關(guān)于系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)措施，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用冗余傳感器來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)一個(gè)傳感器故障時(shí)，切換到備用傳感器B.通過(guò)故障檢測(cè)和診斷算法及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器的故障，并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施C.一旦傳感器故障，系統(tǒng)就無(wú)法正常工作，必須停止運(yùn)行D.可以設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制算法，使機(jī)器人在部分傳感器故障的情況下仍能完成基本任務(wù)12、當(dāng)在ROS中開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和調(diào)度。假設(shè)這個(gè)應(yīng)用包含了感知、決策和執(zhí)行等多個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊由不同的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。為了確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠高效協(xié)同工作，并且在出現(xiàn)故障時(shí)能夠進(jìn)行有效的錯(cuò)誤處理和恢復(fù)，以下哪種方法是最合適的？（）A.手動(dòng)編寫(xiě)大量的控制邏輯來(lái)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B.使用ROS的內(nèi)置工具和機(jī)制，如參數(shù)服務(wù)器和消息隊(duì)列C.依賴(lài)第三方的調(diào)度框架D.不進(jìn)行特別的管理，讓節(jié)點(diǎn)自行運(yùn)行13、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)（Node）是重要的組成部分。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有多個(gè)功能模塊，如傳感器數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制、路徑規(guī)劃等，每個(gè)模塊作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，通常使用以下哪種通信機(jī)制？（）A.話題（Topic）通信，發(fā)布者發(fā)布消息，訂閱者接收消息B.服務(wù)（Service）通信，客戶(hù)端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求C.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer），用于存儲(chǔ)和共享全局參數(shù)D.動(dòng)作（Action）通信，支持長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)執(zhí)行和反饋14、ROS支持機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，例如圖像識(shí)別和語(yǔ)音處理。假設(shè)要在機(jī)器人上部署一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型，需要考慮模型的大小、計(jì)算量和實(shí)時(shí)性要求。以下哪種深度學(xué)習(xí)框架和模型壓縮方法的選擇最為合適？（）A.TensorFlow結(jié)合模型量化B.PyTorch結(jié)合模型剪枝C.自行開(kāi)發(fā)深度學(xué)習(xí)框架和不進(jìn)行模型壓縮D.選擇大型復(fù)雜的模型，不考慮資源限制15、ROS支持機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。假設(shè)需要在遠(yuǎn)程位置對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)操作和狀態(tài)查看。以下哪種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方式在安全性和穩(wěn)定性方面最為可靠？（）A.通過(guò)VPN建立安全連接B.使用公共網(wǎng)絡(luò)直接連接C.依賴(lài)第三方的遠(yuǎn)程控制平臺(tái)D.不進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控16、在ROS環(huán)境下，對(duì)機(jī)器人的路徑跟蹤控制進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化時(shí)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在跟蹤過(guò)程中出現(xiàn)偏差較大的情況。以下可能的原因分析，正確的是：（）A.傳感器數(shù)據(jù)噪聲過(guò)大，導(dǎo)致控制輸入不準(zhǔn)確B.控制算法參數(shù)設(shè)置不合理，需要重新調(diào)整C.機(jī)械結(jié)構(gòu)存在間隙或松動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度D.以上原因都有可能，需要逐步排查17、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(guò)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18、在ROS控制的機(jī)器人視覺(jué)跟蹤任務(wù)中，如果目標(biāo)物體被短暫遮擋，以下哪種處理方式較為合理？（）A.依據(jù)之前的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)跟蹤B.停止跟蹤，等待目標(biāo)重新出現(xiàn)C.隨機(jī)選擇新的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤D.切換到其他跟蹤算法19、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20、在機(jī)器人的軌跡規(guī)劃中，需要同時(shí)滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束。假設(shè)一個(gè)機(jī)械臂需要以最短時(shí)間完成一個(gè)復(fù)雜的軌跡，同時(shí)要保證關(guān)節(jié)力矩不超過(guò)限制。以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠有效地解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃B.貝塞爾曲線軌跡規(guī)劃C.樣條曲線軌跡規(guī)劃D.直線軌跡規(guī)劃二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）說(shuō)明ROS中的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)集成。2、（本題5分）ROS中的多傳感器融合技術(shù)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的參數(shù)（Parameter）及其用途。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的考古現(xiàn)場(chǎng)文物搬運(yùn)機(jī)器人的平穩(wěn)運(yùn)輸與保護(hù)系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)使用ROS的金槍魚(yú)養(yǎng)殖場(chǎng)金槍魚(yú)圍捕機(jī)器人的大規(guī)模圍捕與處理系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為礦山開(kāi)采機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)礦石識(shí)別和開(kāi)采系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)海參養(yǎng)殖場(chǎng)海參捕撈機(jī)器人的輕柔捕撈與運(yùn)輸系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS開(kāi)發(fā)一個(gè)杏鮑菇養(yǎng)殖場(chǎng)杏鮑菇監(jiān)測(cè)與采摘機(jī)器人的生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與采摘系統(tǒng)。四、分析題（本大題