轮式机器人导航算法工程师考试试卷及答案

轮式机器人导航算法工程师考试试卷及答案一、填空题（10题，每题1分）1.SLAM的中文全称是________。2.A算法的启发函数常用________距离或曼哈顿距离。3.IMU的中文全称是________测量单元。4.机器人本地坐标系通常记为________系。5.Dijkstra算法属于________优先搜索。6.ROS导航中负责定位的核心包是________。7.视觉SLAM常用的二进制特征描述子是________。8.轮式机器人最常用的运动学模型是________模型。9.路径规划分为全局和________规划。10.地图表示除栅格外，常用________地图。答案：1.同步定位与地图构建2.欧氏3.惯性4.base_link5.广度6.AMCL7.ORB8.差速9.局部10.拓扑二、单项选择题（10题，每题2分）1.以下不属于A与Dijkstra区别的是（）A.启发函数B.搜索效率C.路径最优性D.图类型适配2.IMU不包含的传感器是（）A.加速度计B.陀螺仪C.磁力计D.超声波3.栅格地图障碍物栅格默认值为（）A.0B.50C.100D.2554.差速机器人转向核心是（）A.前轮转向B.左右轮转速差C.全向轮D.履带差速5.ORB特征属于（）A.灰度特征B.二进制特征C.深度特征D.语义特征6.AMCL包功能是（）A.全局规划B.定位C.局部规划D.建图7.随机采样规划算法是（）A.AB.DijkstraC.RRTD.PID8.里程计主要误差来源是（）A.传感器噪声B.累积误差C.光照D.地图分辨率9.回环检测核心作用是（）A.提高地图精度B.减少定位累积误差C.加快建图D.降计算量10.不属于全局规划的是（）A.AB.DijkstraC.RRTD.PID答案：1.C2.D3.D4.B5.B6.B7.C8.B9.B10.D三、多项选择题（10题，每题2分）1.SLAM核心组成包括（）A.定位B.建图C.回环检测D.路径规划2.轮式机器人常用运动学模型（）A.差速B.全向C.AckermannD.履带3.激光SLAM开源算法（）A.GMappingB.HectorSLAMC.CartographerD.ORB-SLAM4.视觉SLAM特征匹配算法（）A.FLANNB.SIFTC.SURFD.ORB5.ROS导航核心包（）A.AMCLB.MoveBaseC.Costmap2DD.ORB-SLAM6.采样类规划算法（）A.RRTB.RRTC.PRMD.A7.IMU组成传感器（）A.加速度计B.陀螺仪C.磁力计D.激光雷达8.地图表示方法（）A.栅格B.拓扑C.特征D.语义9.回环检测方法（）A.词袋模型B.深度学习匹配C.激光扫描匹配D.PID10.定位常用方法（）A.AMCLB.EKFC.UKFD.RRT答案：1.ABC2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABC6.ABC7.ABC8.ABCD9.ABC10.ABC四、判断题（10题，每题2分）1.A一定比Dijkstra效率高。（）2.IMU可单独长期高精度定位。（）3.栅格分辨率越高精度越好。（）4.差速机器人可零半径转向。（）5.RRT能保证路径最优。（）6.MoveBase负责全局+局部规划及执行。（）7.视觉SLAM无需IMU即可高精度定位。（）8.回环检测只能依赖视觉。（）9.全向轮模型比差速简单。（）10.Dijkstra适用于负权边图。（）答案：1.×2.×3.×4.√5.×6.√7.×8.×9.×10.×五、简答题（4题，每题5分）1.简述SLAM的基本概念及核心组成SLAM即同步定位与地图构建，指机器人在未知环境中，通过传感器感知环境，同时确定自身位姿并构建地图的过程。核心组成：①定位：估计机器人位姿；②建图：构建环境几何/语义地图；③回环检测：识别重复位置，减少累积误差；④传感器融合：整合激光、视觉、IMU等数据，提升鲁棒性。2.比较A与Dijkstra算法的异同相同点：均为图搜索算法，无负权边时保证最短路径。不同点：①A用启发函数（如欧氏距离）引导，优先扩展“代价+启发值”最小节点，效率更高；②Dijkstra无启发函数，按实际代价扩展；③A效率依赖启发函数质量，启发值为0时退化为Dijkstra。3.里程计误差来源及补偿方法误差来源：①累积误差：轮径偏差、打滑导致读数随时间累积；②传感器噪声：编码器、IMU的随机噪声。补偿方法：①多传感器融合：用EKF/UKF结合激光、视觉修正；②回环检测：通过SLAM校正累积误差；③标定：定期标定轮径、编码器参数，减少系统误差。4.MoveBase包的主要功能MoveBase是ROS导航核心执行包，负责：①接收全局路径（如A结果）；②生成局部路径：结合激光障碍物信息，用DWA算法避障；③运动控制：将局部路径转为速度指令；④状态管理：监控位姿、障碍物，异常时重规划。六、讨论题（2题，每题5分）1.激光SLAM与视觉SLAM的场景差异及优缺点场景差异：激光SLAM适合结构化环境（仓库、工厂），视觉SLAM适合有纹理的室内外（家庭、园区）。优缺点：激光SLAM精度高、抗光照干扰，但成本高、无语义；视觉SLAM成本低、可提取语义，但易受光照/纹理缺失影响。互补场景：激光+视觉融合，兼顾精度与语义，适用于复杂环境。2.RRT算法的改进方向及复杂环境优势改进方向：①RRT：路径重布线，渐近最优；②EST：优先扩展稀疏区域，提升效率；③RRT-Connect：双向