山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院《機(jī)器人與人工智能基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院《機(jī)器人與人工智能基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、ROS中的導(dǎo)航功能包集（NavigationStack）提供了機(jī)器人自主導(dǎo)航的基本框架。假設(shè)要對(duì)導(dǎo)航功能進(jìn)行定制和擴(kuò)展，以下關(guān)于操作方法的描述，正確的是：（）A.直接修改導(dǎo)航功能包集的源代碼，實(shí)現(xiàn)定制需求B.利用導(dǎo)航功能包集提供的接口和參數(shù)，進(jìn)行配置和擴(kuò)展C.重新開發(fā)一個(gè)全新的導(dǎo)航框架，替代原有的功能包集D.導(dǎo)航功能包集無法進(jìn)行定制和擴(kuò)展2、ROS中的Gazebo可以模擬不同的環(huán)境條件。當(dāng)需要模擬惡劣天氣對(duì)機(jī)器人的影響時(shí)，以下哪個(gè)因素需要重點(diǎn)考慮？（）A.能見度B.地面摩擦力C.溫度D.以上因素都需要3、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制時(shí)，需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄?。以下哪種加密和認(rèn)證方法能夠有效地保護(hù)通信內(nèi)容不被竊取和篡改？（）A.不進(jìn)行加密和認(rèn)證B.使用簡單的對(duì)稱加密算法C.采用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）進(jìn)行加密和認(rèn)證D.依靠網(wǎng)絡(luò)防火墻進(jìn)行保護(hù)4、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個(gè)能夠自主導(dǎo)航的移動(dòng)機(jī)器人，需要實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)定位等功能。以下哪種技術(shù)組合在ROS中能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這些功能？（）A.使用A*算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，基于激光雷達(dá)構(gòu)建地圖，通過GPS進(jìn)行定位B.采用RRT算法規(guī)劃路徑，利用視覺SLAM構(gòu)建地圖，借助慣性導(dǎo)航定位C.運(yùn)用Dijkstra算法找路徑，用深度相機(jī)建圖，使用藍(lán)牙定位D.隨機(jī)選擇路徑規(guī)劃和定位方法，不考慮地圖構(gòu)建5、在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模中，需要準(zhǔn)確描述關(guān)節(jié)之間的關(guān)系。假設(shè)一個(gè)具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人手臂。以下哪種運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法能夠簡潔地表示這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并方便進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析？（）A.正向運(yùn)動(dòng)學(xué)B.逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)C.雅克比矩陣D.微分運(yùn)動(dòng)學(xué)6、在機(jī)器人的軌跡跟蹤誤差補(bǔ)償中，需要對(duì)實(shí)際軌跡與期望軌跡之間的偏差進(jìn)行修正。假設(shè)機(jī)器人受到外部干擾導(dǎo)致軌跡跟蹤出現(xiàn)偏差。以下哪種誤差補(bǔ)償方法能夠快速響應(yīng)并有效地減小偏差？（）A.前饋補(bǔ)償B.反饋補(bǔ)償C.自適應(yīng)補(bǔ)償D.智能補(bǔ)償7、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，需要構(gòu)建地圖。假設(shè)使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境掃描來創(chuàng)建地圖，以下哪種地圖表示方法在ROS中較為常見？（）A.柵格地圖B.拓?fù)涞貓DC.矢量地圖D.圖像地圖8、ROS中的消息（Message）用于節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳遞。假設(shè)需要傳遞一個(gè)包含大量復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的消息，以下關(guān)于消息定義和使用的描述，正確的是：（）A.盡量將復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拆分成多個(gè)簡單消息，減少消息的大小和復(fù)雜性B.直接使用一個(gè)大而復(fù)雜的消息，方便數(shù)據(jù)的整體傳遞C.避免使用自定義消息，只使用ROS提供的標(biāo)準(zhǔn)消息類型D.消息的定義和使用方式對(duì)系統(tǒng)性能沒有影響9、ROS中的包（Package）是組織代碼和資源的基本單元。假設(shè)一個(gè)大型機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)功能模塊，以下關(guān)于包的劃分和管理原則，正確的是：（）A.將所有功能放在一個(gè)大包中，方便統(tǒng)一管理和編譯B.按照功能相關(guān)性將代碼拆分成多個(gè)小包，提高代碼的可維護(hù)性和可復(fù)用性C.包的數(shù)量越少越好，以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性D.包的劃分隨意，對(duì)項(xiàng)目開發(fā)沒有太大影響10、ROS支持在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)從一個(gè)操作系統(tǒng)移植到另一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，如果沒有考慮系統(tǒng)差異，會(huì)發(fā)生什么？（）A.程序可能無法正常運(yùn)行B.運(yùn)行效率提高C.功能自動(dòng)適配新系統(tǒng)D.無需任何修改，正常工作11、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人之間的通信和協(xié)作，以完成一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，例如在倉庫中進(jìn)行貨物搬運(yùn)和分揀，以下哪種通信機(jī)制最為關(guān)鍵？（）A.主題通信B.服務(wù)通信C.動(dòng)作通信D.參數(shù)服務(wù)器12、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人之間的安全交互和碰撞避免，需要采用有效的感知和規(guī)劃方法。以下哪種技術(shù)和策略可能會(huì)被用于此目的？（）A.多傳感器融合和碰撞檢測算法B.安全距離模型和動(dòng)態(tài)路徑調(diào)整C.基于意圖預(yù)測的交互控制D.以上都有可能13、在一個(gè)基于ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配和資源協(xié)調(diào)，以確保每個(gè)機(jī)器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會(huì)被用于任務(wù)分配和資源管理？（）A.基于市場機(jī)制的分配算法B.集中式規(guī)劃和調(diào)度C.分布式協(xié)商和共識(shí)算法D.以上都有可能14、在基于ROS的機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)任務(wù)中，如果機(jī)器人之間的負(fù)載分配不均勻，可能會(huì)導(dǎo)致什么問題？（）A.部分機(jī)器人過載，任務(wù)失敗B.搬運(yùn)效率提高C.機(jī)器人自動(dòng)調(diào)整負(fù)載D.系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)15、ROS中的Gazebo仿真環(huán)境可以用于模擬機(jī)器人的行為和環(huán)境。當(dāng)需要在仿真環(huán)境中準(zhǔn)確模擬機(jī)器人與物理世界的交互時(shí)，以下哪個(gè)因素需要特別關(guān)注？（）A.物理引擎的參數(shù)設(shè)置B.機(jī)器人模型的精度C.環(huán)境光照條件D.以上都需要關(guān)注二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋ROS中的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性控制。2、（本題5分）如何在ROS中實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主路徑生成？3、（本題5分）簡述ROS中的溫室種植光照調(diào)節(jié)機(jī)器人中的光照強(qiáng)度控制。4、（本題5分）描述ROS中的任務(wù)分配和調(diào)度機(jī)制。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在機(jī)器人的智能工廠質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)如何整合視覺檢測、力學(xué)檢測和無損檢測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的全面檢測和數(shù)據(jù)分析，以及如何提高檢測的準(zhǔn)確性和效率，降低誤判率。2、（本題5分）在一個(gè)垃圾處理廠，ROS控制的機(jī)器人進(jìn)行垃圾分類和搬運(yùn)。請(qǐng)深入探討ROS在垃圾識(shí)別、分類準(zhǔn)確性、搬運(yùn)效率以及惡劣環(huán)境應(yīng)對(duì)方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)。3、（本題5分）對(duì)于需要進(jìn)行長距離巡檢的機(jī)器人，如管道巡檢機(jī)器人或電力線路巡檢機(jī)器人，研究操作系統(tǒng)在續(xù)航能力管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障自診斷和數(shù)據(jù)安全傳輸方面的關(guān)鍵技術(shù)。分析操作系統(tǒng)如何提高巡檢的效率和準(zhǔn)確性，并探討其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。4、（本題5分）在汽車制造工廠的涂裝環(huán)節(jié)，機(jī)器人負(fù)責(zé)車身噴漆工作。仔細(xì)分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在噴漆均勻度控制、顏色調(diào)配精度、噴槍運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和環(huán)保要求滿足方面的技術(shù)難點(diǎn)，討論如何通過優(yōu)化操作系統(tǒng)提升涂裝質(zhì)量和減少環(huán)境污染。5、（本題5分）在消防救援場景中，機(jī)器人需要在高溫、濃煙等危險(xiǎn)環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。詳細(xì)分析機(jī)器人操作系統(tǒng)在火源探測、路徑規(guī)劃、耐高溫設(shè)計(jì)和水炮控制方面的功能需求，研究操作系統(tǒng)如何適應(yīng)消防救援的緊急情況，并評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的效果。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）利用ROS開發(fā)一個(gè)機(jī)器人的目標(biāo)