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)湖北醫(yī)藥學(xué)院藥護(hù)學(xué)院《機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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、在基于ROS的機(jī)器人應(yīng)用中，需要對(duì)機(jī)器人的能源管理進(jìn)行優(yōu)化，以延長(zhǎng)機(jī)器人的工作時(shí)間。假設(shè)機(jī)器人配備了多種能源消耗設(shè)備，以下哪種策略能夠最有效地降低能源消耗？（）A.關(guān)閉所有非必要設(shè)備B.根據(jù)任務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)C.始終保持設(shè)備全功率運(yùn)行D.不進(jìn)行能源管理，任由設(shè)備耗電2、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3、當(dāng)在ROS中開(kāi)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(jiǎn)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4、ROS中的機(jī)器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關(guān)節(jié)信息C.傳感器信息D.以上都是5、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的仿真可以幫助開(kāi)發(fā)者在實(shí)際硬件之前進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。假設(shè)需要對(duì)一個(gè)自主移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的行為進(jìn)行仿真。以下關(guān)于ROS仿真的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Gazebo可以提供物理模擬，包括重力、摩擦力等B.可以在仿真環(huán)境中模擬傳感器的數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)和攝像頭C.仿真結(jié)果與實(shí)際硬件運(yùn)行結(jié)果完全一致，無(wú)需進(jìn)一步的實(shí)際測(cè)試D.可以通過(guò)修改仿真參數(shù)來(lái)模擬不同的環(huán)境和場(chǎng)景6、在ROS中，當(dāng)需要對(duì)機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，例如將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、攝像頭圖像和慣性測(cè)量單元（IMU）數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以獲得更準(zhǔn)確的環(huán)境模型，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)疊加B.使用卡爾曼濾波算法C.隨機(jī)選擇一種數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)D.不進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，單獨(dú)處理每種數(shù)據(jù)7、ROS提供了豐富的工具和功能來(lái)管理機(jī)器人的軟件包（Package）。假設(shè)一個(gè)大型的機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)相關(guān)的軟件包，每個(gè)軟件包都有自己的功能和依賴。在這種情況下，以下關(guān)于ROS軟件包管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用ROS的命令行工具來(lái)安裝、卸載和更新軟件包B.軟件包之間的依賴關(guān)系會(huì)自動(dòng)處理，無(wú)需開(kāi)發(fā)者手動(dòng)干預(yù)C.可以將自己開(kāi)發(fā)的軟件包發(fā)布到ROS的軟件倉(cāng)庫(kù)中，供其他人使用D.不同版本的ROS對(duì)軟件包的兼容性是完全一致的，不存在任何問(wèn)題8、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，需要使用多種算法和技術(shù)。假設(shè)一個(gè)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人需要在未知環(huán)境中進(jìn)行地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃。以下關(guān)于ROS中自主導(dǎo)航的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法來(lái)構(gòu)建環(huán)境地圖B.路徑規(guī)劃算法可以根據(jù)地圖和目標(biāo)位置生成最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)路徑C.自主導(dǎo)航過(guò)程中，機(jī)器人不需要考慮障礙物的動(dòng)態(tài)變化D.可以使用傳感器融合技術(shù)來(lái)提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和魯棒性9、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10、在基于ROS的機(jī)器人教育應(yīng)用中，為了讓學(xué)生更好地理解機(jī)器人的工作原理，以下哪種教學(xué)方法較為有效？（）A.通過(guò)實(shí)際編程操作讓學(xué)生親身體驗(yàn)B.利用可視化工具展示機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)C.結(jié)合理論講解和案例分析D.以上方法綜合使用11、假設(shè)在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和融合，比如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測(cè)量單元的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會(huì)被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能12、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/LaserScanB.geometry_msgs/TwistC.std_msgs/Float32D.以上都不是13、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動(dòng)作反饋（ActionFeedback）主要用于提供什么信息？（）（）A.任務(wù)進(jìn)度信息B.錯(cuò)誤信息C.狀態(tài)信息D.以上都不是14、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需要考慮多種優(yōu)化目標(biāo)，如時(shí)間最短、能量消耗最小等。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在滿足一定精度要求的前提下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)時(shí)間。以下哪種優(yōu)化算法能夠有效地解決這個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題？（）A.遺傳算法B.模擬退火算法C.粒子群優(yōu)化算法D.以上算法均可15、在一個(gè)使用ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，如果機(jī)器人之間的通信協(xié)議選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致什么后果？（）A.通信延遲增加或通信失敗B.通信速度加快C.系統(tǒng)資源消耗降低D.機(jī)器人協(xié)作更順暢16、當(dāng)使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的仿真和調(diào)試時(shí)，需要選擇合適的仿真工具和環(huán)境?？紤]到真實(shí)性和可擴(kuò)展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能17、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)話題（Topic）進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析。如果傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)布的話題消息頻率過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（）A.數(shù)據(jù)分析節(jié)點(diǎn)處理不過(guò)來(lái)，造成數(shù)據(jù)丟失B.系統(tǒng)性能提升，響應(yīng)速度加快C.通信鏈路堵塞，系統(tǒng)崩潰D.對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有明顯影響18、ROS中的狀態(tài)機(jī)（StateMachine）常用于描述機(jī)器人的行為邏輯。如果狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)復(fù)雜且混亂，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護(hù)困難B.運(yùn)行效率提高C.資源消耗降低D.功能更強(qiáng)大19、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人姿態(tài)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是20、在ROS環(huán)境中，對(duì)于機(jī)器人的故障診斷和錯(cuò)誤處理，需要一種有效的機(jī)制來(lái)檢測(cè)和報(bào)告異常情況。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)硬件故障或軟件錯(cuò)誤，以下哪種方法能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并通知相關(guān)人員？（）A.定期人工檢查B.依靠機(jī)器人自動(dòng)恢復(fù)，不進(jìn)行報(bào)告C.使用ROS的日志系統(tǒng)和監(jiān)控工具D.忽略故障，繼續(xù)運(yùn)行二、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中的生物研究機(jī)器人中的應(yīng)用案例。2、（本題5分）說(shuō)明ROS中的系統(tǒng)維護(hù)和支持策略。3、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的編隊(duì)控制？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的物體粗糙度檢測(cè)系統(tǒng)。2、（本題5分）開(kāi)發(fā)一個(gè)使用ROS的鹿角菜養(yǎng)殖場(chǎng)鹿角菜收割與運(yùn)輸機(jī)器人的高效收割與運(yùn)輸系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的物體搬運(yùn)路徑優(yōu)化系統(tǒng)，減少能耗。4、（本題5分）開(kāi)發(fā)一個(gè)使用ROS的玻璃廠玻璃板搬運(yùn)機(jī)器人的防破碎搬運(yùn)系統(tǒng)。5、（本題5分）在ROS框架下，為地質(zhì)勘探機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和樣本采集系統(tǒng)。四、分析題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）在機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控