中國科學(xué)院大學(xué)《機(jī)器人設(shè)計與實現(xiàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、當(dāng)在ROS中進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動控制時，以下哪種編程語言通常被用于編寫控制節(jié)點？（）A.C++B.PythonC.JavaD.Ruby。假設(shè)需要開發(fā)高效、穩(wěn)定且易于維護(hù)的機(jī)器人運(yùn)動控制程序，同時考慮與ROS庫和其他模塊的集成，上述哪種編程語言在這種情況下更具優(yōu)勢，并闡述其特點和在ROS中的應(yīng)用實例2、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要長時間穩(wěn)定運(yùn)行的機(jī)器人應(yīng)用時，以下哪種錯誤處理和恢復(fù)機(jī)制是必不可少的？（）A.簡單的錯誤日志記錄B.自動重啟機(jī)制C.智能錯誤診斷和恢復(fù)策略D.忽略錯誤，繼續(xù)運(yùn)行請說明每個選項在保證機(jī)器人應(yīng)用穩(wěn)定性方面的作用和可能存在的問題3、在基于ROS的機(jī)器人自主決策系統(tǒng)中，如果決策算法的魯棒性不足，可能會在什么情況下出現(xiàn)問題？（）A.面對復(fù)雜或異常情況時決策失誤B.決策速度加快C.決策更準(zhǔn)確D.系統(tǒng)自動優(yōu)化決策算法4、ROS中的啟動文件（LaunchFile）用于方便地啟動多個節(jié)點和配置參數(shù)。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)有多個相互依賴的節(jié)點需要啟動，以下關(guān)于啟動文件編寫的原則，正確的是：（）A.將所有節(jié)點的啟動命令都寫在一個啟動文件中，便于管理B.按照功能模塊將相關(guān)節(jié)點的啟動命令分組寫在不同的啟動文件中C.啟動文件越簡單越好，只啟動關(guān)鍵節(jié)點D.啟動文件的編寫方式對系統(tǒng)啟動沒有影響5、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮機(jī)器人的動力學(xué)特性，如慣性和摩擦力。假設(shè)一個具有較大慣性的機(jī)器人需要在狹窄空間內(nèi)快速移動。以下哪種路徑規(guī)劃方法能夠充分考慮這些動力學(xué)因素，生成可行的路徑？（）A.基于物理模型的路徑規(guī)劃B.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃C.基于隨機(jī)采樣的路徑規(guī)劃D.基于人工勢場的路徑規(guī)劃6、在ROS環(huán)境下，為了實現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，需要建立穩(wěn)定的通信鏈路和用戶界面。以下哪種技術(shù)和工具可能會被用于遠(yuǎn)程控制？（）A.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和Web界面B.移動應(yīng)用和藍(lán)牙通信C.云服務(wù)和虛擬現(xiàn)實接口D.以上都有可能7、在機(jī)器人的學(xué)習(xí)能力方面，強(qiáng)化學(xué)習(xí)是一種常用的方法。假設(shè)一個機(jī)器人需要通過不斷嘗試和反饋來學(xué)習(xí)最優(yōu)的行為策略。以下哪種強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法在處理連續(xù)動作空間和高維狀態(tài)空間時表現(xiàn)較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）8、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人地圖信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_mapB./map/robotC./navigation/mapD.以上都不是9、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機(jī)器人傳感器驅(qū)動程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是10、在機(jī)器人的軌跡跟蹤誤差補(bǔ)償中，需要對實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11、當(dāng)為機(jī)器人設(shè)計視覺感知系統(tǒng)時，需要考慮多種因素。假設(shè)機(jī)器人需要在不同光照條件下準(zhǔn)確識別物體。以下哪種圖像處理技術(shù)對于解決光照變化對物體識別的影響最為有效？（）A.直方圖均衡化B.邊緣檢測C.圖像濾波D.圖像分割12、對于ROS中的機(jī)器人視覺目標(biāo)跟蹤，以下哪種算法能夠適應(yīng)目標(biāo)的外觀變化和遮擋情況？（）A.基于特征的跟蹤B.基于模型的跟蹤C(jī).基于深度學(xué)習(xí)的跟蹤D.以上都是。假設(shè)機(jī)器人需要在復(fù)雜場景中持續(xù)跟蹤移動的目標(biāo)，目標(biāo)可能會發(fā)生形狀、顏色等外觀變化，并且可能會被其他物體遮擋，上述哪種目標(biāo)跟蹤算法能夠更好地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，并解釋其在ROS中的實現(xiàn)和優(yōu)化方法13、ROS中的包（Package）用于組織相關(guān)的功能代碼和資源。如果一個包的依賴關(guān)系沒有正確配置，會出現(xiàn)什么情況？（）A.相關(guān)功能無法正常使用B.系統(tǒng)自動安裝缺失的依賴C.對系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響D.該包的性能提升14、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個水下機(jī)器人時，需要考慮水的阻力、壓力和通信限制等特殊因素。以下哪種技術(shù)和設(shè)計方法可能會被用于應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？（）A.防水密封設(shè)計和水聲通信B.流體動力學(xué)建模和推進(jìn)器控制C.抗壓結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳感器校準(zhǔn)D.以上都有可能15、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要與外部系統(tǒng)進(jìn)行集成的機(jī)器人應(yīng)用時，例如與工業(yè)自動化設(shè)備或其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行交互。以下哪種接口和協(xié)議的選擇能夠最有效地實現(xiàn)這種集成，同時保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性？（）A.使用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信協(xié)議，如ModbusB.自定義專用的接口和協(xié)議C.依賴中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸D.不進(jìn)行集成，獨立運(yùn)行16、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障算法的性能評估時，假設(shè)要比較不同算法在不同場景下的效果。以下關(guān)于評估指標(biāo)和實驗設(shè)計的描述，正確的是：（）A.只考慮路徑長度作為評估指標(biāo)，簡單直觀B.綜合考慮路徑長度、時間消耗、安全性等多個指標(biāo)，并設(shè)計多樣化的實驗場景C.隨機(jī)選擇評估指標(biāo)和實驗場景，不進(jìn)行系統(tǒng)性的比較D.評估指標(biāo)和實驗設(shè)計對算法比較沒有影響17、在ROS環(huán)境下，為了提高機(jī)器人的自主性和適應(yīng)性，需要進(jìn)行環(huán)境建模和知識表示。以下哪種方法和技術(shù)可能會被用于環(huán)境建模和知識學(xué)習(xí)？（）A.語義地圖構(gòu)建和知識圖譜B.深度學(xué)習(xí)環(huán)境理解和強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.概率模型和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能18、在ROS環(huán)境下，為了對機(jī)器人的性能進(jìn)行評估和優(yōu)化，需要選擇合適的指標(biāo)和測試方法。考慮到機(jī)器人的任務(wù)類型和應(yīng)用場景，以下哪種評估指標(biāo)和測試工具可能會被使用？（）A.運(yùn)動精度、速度和能耗指標(biāo)B.任務(wù)完成時間和成功率C.傳感器精度和可靠性D.以上都有可能19、ROS中的參數(shù)調(diào)優(yōu)對于系統(tǒng)性能至關(guān)重要。如果關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置過于保守，會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.系統(tǒng)性能無法充分發(fā)揮B.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高C.資源消耗降低D.系統(tǒng)適應(yīng)性增強(qiáng)20、ROS中的任務(wù)調(diào)度策略對于系統(tǒng)資源的利用效率有很大影響。如果調(diào)度策略不合理，可能會導(dǎo)致什么情況？（）A.某些任務(wù)長時間等待，資源浪費B.系統(tǒng)性能提升C.任務(wù)執(zhí)行更公平D.資源自動優(yōu)化分配二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的目標(biāo)搜索策略。2、（本題5分）簡述ROS中的環(huán)境質(zhì)量評估機(jī)器人中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。3、（本題5分）簡述ROS中的生物樣本高效采集機(jī)器人中的采集效率提升。4、（本題5分）簡述ROS中的生物實驗輔助機(jī)器人中的實驗設(shè)備操作方法。5、（本題5分）ROS中的環(huán)境感知模塊的性能優(yōu)化。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個機(jī)器人的目標(biāo)搜索和定位系統(tǒng)，在復(fù)雜環(huán)境中快速找到目標(biāo)。2、（本題5分）在ROS框架下，為沙漠探險機(jī)器人設(shè)計一個防沙和導(dǎo)航系統(tǒng)。3、（本題5分）在ROS框架下，為舞臺表演機(jī)器人設(shè)計一個動作編排和燈光控制集成系統(tǒng)。4、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個滑雪場造雪機(jī)器人的雪質(zhì)監(jiān)測與造雪量控制系統(tǒng)。5、（本題5分）創(chuàng)建一個在ROS中的武昌魚養(yǎng)殖場武昌魚分揀機(jī)器人的品質(zhì)分揀與計數(shù)系統(tǒng)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）隨著機(jī)器人在養(yǎng)老服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，機(jī)器人操作系統(tǒng)需要具備照顧老年人生活起居、健康監(jiān)測和緊急救援等功能。請全面綜合分析其在滿足老年人特殊需求、保障服務(wù)質(zhì)量和安全性方面的技術(shù)手段，探討?zhàn)B老服務(wù)機(jī)器人在緩解養(yǎng)老壓力、提升老年人生活質(zhì)量方面的作用，以及在社會接受度和政策支持方面的問題。2、（本題10分）對于具有觸覺感知功能的機(jī)