2025年大学智能机器人技术（机器人自主导航）试题及答案

2025年大学智能机器人技术（机器人自主导航）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共6题，每题5分，每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案填写在括号内）1.智能机器人自主导航中，用于实时感知周围环境的关键传感器是（）A.摄像头B.激光雷达C.超声波传感器D.陀螺仪答案：B2.以下哪种算法常用于机器人自主导航中的路径规划（）A.深度优先搜索算法B.A算法C.冒泡排序算法D.快速排序算法答案：B3.在机器人自主导航中，地图构建的主要目的是（）A.存储机器人的运动轨迹B.记录机器人的电量信息C.为机器人提供环境信息D.显示机器人的外观答案：C4.智能机器人自主导航系统中，定位模块的作用是（）A.控制机器人的运动速度B.确定机器人在环境中的位置C.规划机器人的行动方向D.检测机器人的故障答案：B5.机器人自主导航时，若遇到动态障碍物，通常采用的策略是（）A.直接撞上去B.立即停止运动C.重新规划路径D.忽略障碍物继续前进答案：C6.以下关于机器人自主导航中传感器融合的说法，正确的是（）A.传感器融合会降低导航的准确性B.只需要一种传感器就能实现精确导航C.多种传感器融合可提高导航的可靠性和准确性D.传感器融合与导航性能无关答案：C第II卷（非选择题共70分）简答题（共20分）（总共2题，每题10分，简要回答问题）1.简述激光雷达在机器人自主导航中的工作原理。激光雷达通过发射激光束并测量反射光的时间来获取周围环境的距离信息。它围绕机器人旋转，不断扫描周围空间，将距离数据转化为点云数据。这些点云数据可以反映出环境中物体的形状、位置等信息，为机器人构建地图和进行路径规划提供基础数据。2.说明A算法在机器人路径规划中的优势。A算法具有高效性和准确性。它通过评估函数来综合考虑当前节点到起始点的距离和到目标点可能的距离，从而优先选择更有潜力的路径进行探索。相比其他一些路径规划算法，A算法能更快地找到较优路径，在复杂环境中也能较好地适应，减少搜索空间，提高路径规划的效率和质量。分析题（共20分）（总共2题，每题10分，结合相关知识进行分析）1.当机器人在自主导航过程中遇到地图中未标记的区域时，可能会出现什么问题？如何解决？可能出现的问题：机器人可能会迷失方向，无法确定自身位置和前进方向；可能会碰撞到未知区域中的物体，导致损坏；可能无法按照原计划路径前进，影响任务执行效率。解决方法：可以利用传感器实时探测未知区域的情况，如通过激光雷达获取大致形状；结合惯性测量单元等传感器判断自身姿态变化；采用探索式策略，逐步在未知区域构建局部地图，同时根据已知地图信息和传感器数据不断更新自身位置估计，重新规划路径绕过未知区域或谨慎探索通过。2.分析在机器人自主导航中，环境的动态变化对导航系统的影响以及应对措施。环境动态变化的影响：如突然出现的行人、移动的车辆等动态障碍物会打乱机器人的原有路径规划；环境中物体的增减、布局改变等会使地图信息不准确，导致机器人定位和导航出现偏差。应对措施：采用实时传感器监测动态物体，及时检测到变化并调整路径；利用多传感器融合技术，更准确地感知动态环境；具备在线地图更新机制，根据新感知到的环境信息实时修正地图，从而保证机器人能持续准确地进行自主导航。材料分析题（共15分）阅读以下材料：在一次机器人自主导航实验中，机器人在室内环境中按照预先规划的路径前进。实验开始时，环境较为空旷，机器人运行正常。但随着实验进行，室内陆续有人员走动并放置了一些临时物品。机器人在运行过程中开始出现偏离路径、碰撞到临时物品等情况。（总共3题，每题5分，根据材料内容回答问题）1.请分析机器人出现上述情况的原因。原因是环境发生了动态变化，陆续出现的人员走动和放置的临时物品属于动态障碍物，打破了原有的环境状态。这使得机器人原有的路径规划不再适用，同时由于环境改变，地图信息未能及时更新，导致机器人在定位和导航时出现偏差，进而出现偏离路径和碰撞临时物品的情况。2.针对这些问题，你认为可以采取哪些改进措施？可以增加传感器的监测频率，如更频繁地使用激光雷达扫描周围环境，及时发现动态障碍物。同时，优化路径规划算法，使其能够实时根据动态环境变化重新规划路径。另外，建立快速的地图更新机制，一旦检测到环境变化，立即更新地图，确保机器人能依据最新的环境信息进行准确导航。3.从这个实验中，你对机器人自主导航系统的稳定性有什么新的认识？认识到机器人自主导航系统的稳定性受环境动态变化影响很大。即使在初始规划良好的情况下，环境的改变也可能导致系统出现故障。因此，一个稳定的自主导航系统需要具备强大的环境感知能力、实时的地图更新能力以及灵活的路径规划调整能力，以应对各种动态变化，保证机器人能持续稳定地完成导航任务。设计题（共15分）（总共1题，15分，设计一个简单的机器人自主导航系统方案）设计一个基于激光雷达和A算法的简单机器人自主导航系统方案。首先，利用激光雷达全方位扫描环境，获取点云数据。然后，对这些点云数据进行处理，构建地图。在导航过程中，机器人根据当前位置和目标位置，结