上海海事大学《机器人技术基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、当在ROS中开发一个需要与外部系统进行集成的机器人应用时，例如与工业自动化设备或其他软件系统进行交互。以下哪种接口和协议的选择能够最有效地实现这种集成，同时保证数据的准确性和实时性？（）A.使用标准的工业通信协议，如ModbusB.自定义专用的接口和协议C.依赖中间件进行数据转换和传输D.不进行集成，独立运行2、当在ROS中进行机器人路径规划时，以下哪种算法常用于在复杂环境中找到最优路径？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蚁群算法。假设机器人需要在充满障碍物的室内环境中快速找到一条从起始点到目标点的最短且无碰撞路径，同时考虑环境的动态变化，上述哪种算法更适合，并阐述其特点和适用场景3、假设在一个复杂的机器人任务中，需要对机器人的运动轨迹进行精确规划。在ROS中，以下哪种算法或工具可能是最适合的？（）A.A*算法B.RRT算法C.人工势场法D.随机漫步算法请分别阐述每个选项在机器人运动轨迹规划中的特点和适用条件4、对于ROS中的机器人视觉目标跟踪，以下哪种算法能够适应目标的外观变化和遮挡情况？（）A.基于特征的跟踪B.基于模型的跟踪C.基于深度学习的跟踪D.以上都是。假设机器人需要在复杂场景中持续跟踪移动的目标，目标可能会发生形状、颜色等外观变化，并且可能会被其他物体遮挡，上述哪种目标跟踪算法能够更好地应对这些挑战，并解释其在ROS中的实现和优化方法5、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统有多个相互依赖的节点需要启动，以下关于启动文件编写的原则，正确的是：（）A.将所有节点的启动命令都写在一个启动文件中，便于管理B.按照功能模块将相关节点的启动命令分组写在不同的启动文件中C.启动文件越简单越好，只启动关键节点D.启动文件的编写方式对系统启动没有影响6、机器人操作系统中的动作反馈（ActionFeedback）主要用于提供什么信息？（）（）A.任务进度信息B.错误信息C.状态信息D.以上都不是7、在ROS中，对于机器人的软件开发过程，需要遵循一定的代码规范和风格。以下哪种做法能够提高代码的可读性和可维护性？（）A.统一的变量命名和函数注释B.随意的代码风格，不做规范C.只关注功能实现，不考虑代码风格D.不写注释，依靠代码本身理解8、在ROS环境下，为了实现机器人的触觉感知和交互，需要选择合适的触觉传感器和处理算法。以下哪种触觉传感器和算法可能会被用于触觉感知？（）A.电容式触觉传感器和触觉信号处理B.电阻式触觉传感器和模式识别算法C.压电式触觉传感器和特征提取算法D.以上都有可能9、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间通过话题（Topic）进行通信。假设一个机器人系统中有两个节点，一个负责传感器数据采集，另一个负责数据分析。如果传感器数据采集节点发布的话题消息频率过高，可能会导致什么问题？（）A.数据分析节点处理不过来，造成数据丢失B.系统性能提升，响应速度加快C.通信链路堵塞，系统崩溃D.对系统没有明显影响10、ROS中的可视化工具rviz可以显示以下哪些内容？（）（）A.机器人模型B.传感器数据C.规划路径D.以上都是11、假设要在ROS中开发一个能够自主导航的移动机器人，需要实现地图构建、路径规划和实时定位等功能。以下哪种技术组合在ROS中能够最有效地实现这些功能？（）A.使用A*算法进行路径规划，基于激光雷达构建地图，通过GPS进行定位B.采用RRT算法规划路径，利用视觉SLAM构建地图，借助惯性导航定位C.运用Dijkstra算法找路径，用深度相机建图，使用蓝牙定位D.随机选择路径规划和定位方法，不考虑地图构建12、ROS中的话题可以有多个发布者和订阅者，这种特性被称为（）（）A.多对多通信B.一对多通信C.多对一通信D.一对一通信13、假设要在ROS中开发一个能够自主充电的机器人，以下哪个模块或功能是关键的？（）A.电池电量监测B.充电接口识别C.路径规划到充电点D.充电协议支持请详细说明每个选项在自主充电功能实现中的必要性和作用14、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行分布式通信？（）（）A.TCP/IPB.UDPC.多播（Multicast）D.以上都是15、ROS中的动作目标（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目标状态B.执行时间C.两者皆有D.以上都不是16、ROS中的服务可以有多个客户端同时请求，这种特性被称为（）（）A.一对多服务B.多对一服务C.多对多服务D.一对一服务17、在使用ROS进行机器人的路径规划时，需要考虑机器人的运动学约束。假设机器人是一个轮式移动机器人，以下哪种路径规划算法更适合？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.快速扩展随机树（RRT）算法D.以上算法都需要根据具体情况进行选择18、当在ROS中进行机器人的力控制时，以下哪种传感器常用于测量接触力和力矩？（）A.六维力传感器B.压力传感器C.扭矩传感器D.应变片传感器。假设机器人需要在与环境或物体的交互中精确控制施加的力和力矩，上述哪种传感器能够提供更准确和实时的力反馈信息，并说明其工作原理和在ROS中的接口实现19、当在ROS中开发一个具有多传感器融合功能的机器人时，需要处理不同传感器数据的帧率不一致和时间戳差异的问题。以下哪种方法能够有效地对齐和融合这些不同步的数据？（）A.忽略时间戳，直接融合数据B.根据固定的延迟进行数据对齐C.使用时间同步算法精确对齐数据D.随机选择数据进行融合20、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和共享全局参数。假设一个机器人系统的配置参数，如运动速度限制和传感器校准值，存储在参数服务器中。当多个节点同时尝试修改同一个参数时，以下哪种机制会被触发？（）A.最后修改的节点的值会被接受，其他修改被忽略B.系统会随机选择一个节点的修改值进行应用C.系统会阻止所有修改操作，直到冲突解决D.系统会将所有修改值进行平均，得到最终的参数值二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）描述ROS中感知处理模块的一般工作流程。2、（本题5分）说明ROS中的系统维护和支持策略。3、（本题5分）说明ROS中的交通疏导机器人中的交通流量监测技术。4、（本题5分）简述ROS中的语音交互模块集成。5、（本题5分）说明ROS中的医学实验机器人中的无菌操作要求。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用ROS搭建一个工业机器人的轨迹规划系统，满足复杂的加工任务需求。2、（本题5分）利用ROS为海洋监测机器人开发一个水质参数检测和数据传输系统。3、（本题5分）利用ROS开发一个海参养殖场海参捕捞机器人的轻柔捕捞与运输系统。4、（本题5分）在ROS环境下搭建一个珍珠养殖场珍珠蚌开壳与珍珠采集系统。5、（本题5分）利用ROS为航空航天机器人开发一个零部件检测和装配系统。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在机器人操作系统的人机交互界面设计方面，深入研究如何提供直观、易用、高效的交互方式，支持多种输入设备和交互模式，以及如何适应不同用户群体和应用场景的需求。2、（本题10分）考虑一个基于R