武漢城市學(xué)院《機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)》2023-2024學(xué)年第二學(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)武漢城市學(xué)院《機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)》

2023-2024學(xué)年第二學(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、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信的一種常見(jiàn)方式是發(fā)布/訂閱機(jī)制。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有一個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收并處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)處理不過(guò)來(lái)。以下哪種方法可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.增加接收節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源B.降低發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率C.在發(fā)布節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間添加緩存機(jī)制D.重新設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議2、ROS中的傳感器融合是將多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以獲得更準(zhǔn)確和全面的環(huán)境信息。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人同時(shí)使用激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器，以下關(guān)于傳感器融合的方法，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用卡爾曼濾波（KalmanFilter）或粒子濾波（ParticleFilter）等算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合B.傳感器融合可以在數(shù)據(jù)層面進(jìn)行，也可以在特征層面或決策層面進(jìn)行C.不同傳感器的數(shù)據(jù)采樣頻率和精度對(duì)融合結(jié)果沒(méi)有影響D.傳感器融合需要考慮傳感器的噪聲、偏差和不確定性3、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，以下哪種技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)更新地圖和規(guī)劃路徑？（）A.即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM）B.動(dòng)態(tài)窗口法C.基于采樣的規(guī)劃D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人在動(dòng)態(tài)環(huán)境中運(yùn)行，環(huán)境中的障礙物可能會(huì)移動(dòng)或出現(xiàn)新的障礙物，需要實(shí)時(shí)調(diào)整地圖和路徑規(guī)劃，上述哪種技術(shù)能夠提供更快速和有效的適應(yīng)能力，并闡述其在ROS中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用4、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的群體協(xié)作開(kāi)發(fā)時(shí)，假設(shè)多個(gè)團(tuán)隊(duì)同時(shí)對(duì)不同的功能模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)。以下關(guān)于代碼集成和版本管理的描述，正確的是：（）A.每個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開(kāi)發(fā)和管理代碼，最后進(jìn)行合并B.使用版本控制系統(tǒng)，定期進(jìn)行代碼集成和測(cè)試C.不進(jìn)行版本管理，依靠人工溝通協(xié)調(diào)代碼修改D.版本管理會(huì)增加開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免5、在ROS中，為了管理節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)和關(guān)閉順序，以及處理異常情況，常常使用啟動(dòng)文件（LaunchFile）。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)有多個(gè)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)啟動(dòng)，以下關(guān)于啟動(dòng)文件的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.啟動(dòng)文件使用XML格式來(lái)描述節(jié)點(diǎn)的配置和啟動(dòng)參數(shù)B.可以在啟動(dòng)文件中設(shè)置節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行環(huán)境、重映射話題等C.啟動(dòng)文件只能啟動(dòng)本地節(jié)點(diǎn)，無(wú)法啟動(dòng)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)D.通過(guò)修改啟動(dòng)文件，可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的啟動(dòng)配置，而無(wú)需修改節(jié)點(diǎn)的代碼6、在機(jī)器人的視覺(jué)伺服控制中，通過(guò)攝像頭反饋的圖像信息來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)機(jī)器人需要將一個(gè)物體準(zhǔn)確地移動(dòng)到指定位置。以下哪種視覺(jué)伺服控制方法在處理圖像噪聲和目標(biāo)遮擋時(shí)具有較好的魯棒性？（）A.基于位置的視覺(jué)伺服B.基于圖像的視覺(jué)伺服C.2.5D視覺(jué)伺服D.混合視覺(jué)伺服7、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動(dòng)作客戶端可以取消正在執(zhí)行的動(dòng)作請(qǐng)求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實(shí)現(xiàn)D.以上都不是8、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過(guò)主題（Topic）、服務(wù)（Service）和動(dòng)作（Action）等方式實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。以下哪種通信方式最適合實(shí)現(xiàn)這種高實(shí)時(shí)性和頻繁數(shù)據(jù)交互的需求？（）A.僅使用主題進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布和訂閱B.主要依靠服務(wù)進(jìn)行請(qǐng)求和響應(yīng)C.結(jié)合使用主題和服務(wù)D.采用動(dòng)作來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的交互9、在一個(gè)ROS控制的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)中，對(duì)安全性和可靠性要求極高。以下哪種方法可以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.增加監(jiān)控和報(bào)警機(jī)制C.進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證D.以上方法都需要10、機(jī)器人的軟件架構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)需要不斷添加新的功能和模塊。以下哪種軟件架構(gòu)風(fēng)格能夠更好地支持這種需求，同時(shí)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)D.面向?qū)ο蠹軜?gòu)11、在一個(gè)ROS驅(qū)動(dòng)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中，需要考慮風(fēng)的影響進(jìn)行飛行控制。以下哪種方法可以有效地估計(jì)風(fēng)的參數(shù)？（）A.使用風(fēng)速傳感器直接測(cè)量B.通過(guò)無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反推風(fēng)的參數(shù)C.結(jié)合氣象數(shù)據(jù)和模型預(yù)測(cè)風(fēng)的情況D.以上方法可以結(jié)合使用12、ROS中的啟動(dòng)文件（LaunchFile）用于方便地啟動(dòng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)和配置參數(shù)。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動(dòng)需要同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置一些全局參數(shù)。以下關(guān)于啟動(dòng)文件的描述，正確的是？（）A.啟動(dòng)文件只能以XML格式編寫，語(yǔ)法復(fù)雜B.啟動(dòng)文件中不能包含條件判斷和循環(huán)語(yǔ)句C.可以在啟動(dòng)文件中指定節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行順序和依賴關(guān)系D.啟動(dòng)文件不能動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)的參數(shù)值13、在ROS框架下，對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)態(tài)模型辨識(shí)，以下哪種方法能夠有效地估計(jì)模型參數(shù)？（）A.最小二乘法B.極大似然估計(jì)C.遞推最小二乘法D.粒子群優(yōu)化算法。假設(shè)需要根據(jù)機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)辨識(shí)其動(dòng)態(tài)模型的參數(shù)，如質(zhì)量、慣性矩等，上述哪種方法在準(zhǔn)確性和計(jì)算效率上更有優(yōu)勢(shì)，并詳細(xì)介紹其在ROS中的應(yīng)用步驟14、在基于ROS的機(jī)器人學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，當(dāng)需要讓機(jī)器人通過(guò)與環(huán)境的交互來(lái)不斷改進(jìn)其行為時(shí)，以下哪種學(xué)習(xí)方法可能是最適合的？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)D.半監(jiān)督學(xué)習(xí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明每個(gè)學(xué)習(xí)方法在機(jī)器人與環(huán)境交互學(xué)習(xí)中的特點(diǎn)和應(yīng)用可能性15、ROS中的動(dòng)作服務(wù)器（ActionServer）需要實(shí)現(xiàn)以下哪些回調(diào)函數(shù)？（）（）A.goal回調(diào)函數(shù)B.cancel回調(diào)函數(shù)C.feedback回調(diào)函數(shù)D.以上都是16、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于啟動(dòng)RViz可視化工具的命令是？（）（）A.rvizB.roslaunchrvizrviz.launchC.rosrunrvizrvizD.以上都不是17、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，需要進(jìn)行代碼的編譯和部署。假設(shè)對(duì)一個(gè)ROS包進(jìn)行了修改，以下關(guān)于編譯和部署的步驟，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用catkin_make或colcon等工具進(jìn)行代碼的編譯B.編譯成功后，生成的可執(zhí)行文件會(huì)自動(dòng)部署到機(jī)器人的控制系統(tǒng)中C.可以通過(guò)設(shè)置環(huán)境變量來(lái)指定ROS包的搜索路徑和依賴關(guān)系D.在部署到實(shí)際機(jī)器人之前，可以在仿真環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證18、ROS中的仿真環(huán)境（Gazebo）可以用于機(jī)器人的模擬測(cè)試。假設(shè)要在仿真環(huán)境中準(zhǔn)確模擬機(jī)器人與環(huán)境的物理交互，以下關(guān)于環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)調(diào)整的描述，正確的是：（）A.使用默認(rèn)的環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬B.根據(jù)實(shí)際物理特性，精細(xì)調(diào)整環(huán)境參數(shù)和機(jī)器人模型的物理屬性C.仿真環(huán)境無(wú)法準(zhǔn)確模擬物理交互，主要用于功能驗(yàn)證D.環(huán)境設(shè)置和模型參數(shù)調(diào)整對(duì)模擬結(jié)果影響不大19、在ROS中，話題（Topic）是一種常見(jiàn)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20、ROS中的通信加密對(duì)于保障數(shù)據(jù)安全很重要。如果通信未加密，可能會(huì)面臨什么風(fēng)險(xiǎn)？（）A.數(shù)據(jù)被竊取或篡改B.通信速度加快C.系統(tǒng)資源消耗減少D.對(duì)安全沒(méi)有影響二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS中的實(shí)時(shí)性支持和優(yōu)化方法。2、（本題5分）簡(jiǎn)述ROS在水下機(jī)器人中的應(yīng)用挑戰(zhàn)。3、（本題5分）ROS中的主題（Topic）有何特點(diǎn)和用途？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用ROS為糧倉(cāng)巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)糧食質(zhì)量檢測(cè)和蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2、（本題5分）在ROS框架下，為風(fēng)電維護(hù)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)葉片檢測(cè)和維修系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS構(gòu)建一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)飼料投喂機(jī)器人的精準(zhǔn)投喂與飼料量控制系統(tǒng)。4、（本題5分）使用ROS為橋梁檢測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)。5、（本題5分）使用ROS為水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和魚(yú)類健康管理系統(tǒng)。四、分析題（