學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁天津財經(jīng)大學珠江學院

《機器人機械設(shè)計基礎(chǔ)》2023-2024學年第二學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15個小題，每小題2分，共30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、在使用ROS開發(fā)自主移動機器人時，需要考慮電池續(xù)航問題。以下哪種策略可以有效地延長機器人的工作時間？（）A.優(yōu)化運動控制算法，降低能耗B.采用智能電源管理系統(tǒng)C.選擇高容量電池D.以上策略綜合考慮2、ROS中的服務(wù)（Service）通信常用于請求-響應(yīng)模式。假設(shè)有一個機器人需要執(zhí)行一項復(fù)雜的任務(wù)，該任務(wù)需要多個步驟，并且每個步驟都需要確認是否成功完成。以下哪種方式可以有效地實現(xiàn)這種任務(wù)的管理和控制？（）A.創(chuàng)建多個服務(wù)，每個服務(wù)對應(yīng)一個任務(wù)步驟B.使用一個服務(wù)，通過傳遞不同的參數(shù)來表示不同的任務(wù)步驟C.放棄服務(wù)通信，改用話題通信來實現(xiàn)任務(wù)管理D.將整個任務(wù)作為一個單獨的節(jié)點，不使用服務(wù)通信3、在ROS中，機器人的通信協(xié)議選擇對系統(tǒng)性能有一定影響。假設(shè)一個機器人系統(tǒng)需要在高帶寬和低延遲的要求下進行通信。以下關(guān)于ROS通信協(xié)議的描述，哪一項是不正確的？（）A.TCP協(xié)議適合于對數(shù)據(jù)可靠性要求高，但對實時性要求不高的場景B.UDP協(xié)議適合于實時性要求高，但可以容忍一定數(shù)據(jù)丟失的場景C.在ROS中只能使用TCP或UDP協(xié)議，不能使用其他自定義協(xié)議D.可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的通信協(xié)議或結(jié)合使用4、在基于ROS的機器人倉儲應(yīng)用中，需要實現(xiàn)貨物的準確抓取和放置。以下哪種傳感器可以幫助確定貨物的位置和姿態(tài)？（）A.深度相機B.激光測距儀C.超聲波傳感器D.視覺標簽5、ROS中的感知功能對于機器人與環(huán)境的交互至關(guān)重要。假設(shè)機器人需要識別不同形狀和顏色的物體，以下哪種感知技術(shù)在ROS中可能被應(yīng)用？（）A.語音識別B.機器視覺C.紅外感知D.超聲波感知6、在ROS中，對于機器人的安全機制設(shè)計，需要考慮防止機器人對人員和環(huán)境造成傷害。假設(shè)機器人在工作過程中遇到異常情況，以下哪種安全措施能夠及時停止機器人的運動，保障安全？（）A.依靠人工緊急停止按鈕B.設(shè)置軟件的安全閾值，自動停止C.不采取任何安全措施D.降低機器人的運動速度，減少危險7、當使用ROS控制一個人形機器人進行行走和動作模仿時，需要考慮復(fù)雜的動力學和平衡控制。以下哪種方法和技術(shù)可能會被用于人形機器人的控制？（）A.零力矩點控制B.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制C.全身運動規(guī)劃和協(xié)同控制D.以上都有可能8、ROS中的服務(wù)服務(wù)器（ServiceServer）需要實現(xiàn)以下哪些函數(shù)？（）（）A.處理請求的函數(shù)B.發(fā)送響應(yīng)的函數(shù)C.兩者皆有D.以上都不是9、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)一個能夠在水下環(huán)境工作的機器人，以下哪種防水和密封設(shè)計以及材料選擇是關(guān)鍵的？（）A.橡膠密封圈與不銹鋼外殼B.塑料外殼與膠水密封C.玻璃纖維外殼與硅膠密封D.不做特殊處理請詳細說明每個選項在水下環(huán)境中的防水性能和可靠性10、在機器人操作系統(tǒng)中，用于描述機器人位置信息的消息類型通常是？（）（）A.geometry_msgs/PoseB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/StringD.以上都不是11、在ROS中，為了實現(xiàn)機器人的高效編程和復(fù)用，常常使用功能包（Package）來組織代碼和資源。假設(shè)開發(fā)了一個用于機器人視覺識別的功能包，以下關(guān)于功能包的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，哪一項是錯誤的？（）A.功能包通常包含源代碼、頭文件、配置文件、啟動文件和數(shù)據(jù)文件等B.可以在功能包的CMakeLists.txt或package.xml文件中指定依賴關(guān)系和編譯選項C.功能包中的代碼必須遵循特定的編程規(guī)范和風格，以保證兼容性D.一個功能包只能包含一個節(jié)點，不能包含多個相關(guān)的功能模塊12、在ROS控制的機器人視覺跟蹤任務(wù)中，如果目標物體被短暫遮擋，以下哪種處理方式較為合理？（）A.依據(jù)之前的運動軌跡進行預(yù)測跟蹤B.停止跟蹤，等待目標重新出現(xiàn)C.隨機選擇新的目標進行跟蹤D.切換到其他跟蹤算法13、當使用ROS控制機器人的關(guān)節(jié)運動時，以下哪種控制器類型常用于實現(xiàn)精確的位置控制？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.自適應(yīng)控制器D.魯棒控制器。假設(shè)機器人的關(guān)節(jié)需要高精度地到達指定位置，并且在受到外界干擾時仍能保持穩(wěn)定，上述哪種控制器能夠更好地滿足這一要求，并詳細說明其控制原理和參數(shù)調(diào)整方法14、當在ROS中開發(fā)機器人的導(dǎo)航功能時，以下哪種地圖表示方法常用于描述環(huán)境信息？（）A.柵格地圖B.拓撲地圖C.特征地圖D.語義地圖。假設(shè)機器人需要在大型室內(nèi)環(huán)境中自主導(dǎo)航，地圖需要同時包含空間布局和語義信息，上述哪種地圖表示方法能夠提供更全面和有效的導(dǎo)航支持，并解釋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和生成方法15、在一個ROS系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)機器人的能源管理和優(yōu)化，以延長機器人的工作時間。以下哪種方法和策略可能會被用于能源管理？（）A.動態(tài)電源管理和能量回收B.低功耗組件選擇和任務(wù)調(diào)度C.電池狀態(tài)監(jiān)測和節(jié)能算法D.以上都有可能二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述ROS在水下機器人中的應(yīng)用挑戰(zhàn)。2、（本題5分）說明ROS中的礦山運輸機器人中的路徑規(guī)劃方法。3、（本題5分）簡述ROS在考古機器人中的應(yīng)用可能性。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在機器人參與的建筑施工場景中，如砌磚、焊接等作業(yè)，探討機器人操作系統(tǒng)如何處理復(fù)雜的施工環(huán)境、高精度的定位要求和多機器人協(xié)作，以及如何保障施工質(zhì)量和安全性。2、（本題5分）在消防救援場景中，機器人操作系統(tǒng)需要具備耐高溫、穿越障礙和執(zhí)行危險任務(wù)的能力。請詳細綜合分析其在防火防爆設(shè)計、火源定位、救援物資運輸?shù)确矫娴募夹g(shù)實現(xiàn)，探討消防救援機器人在提高救援效率、保障救援人員安全方面的作用，以及在實戰(zhàn)應(yīng)用中的協(xié)同作戰(zhàn)和指揮控制問題。3、（本題5分）在一個食品加工工廠，ROS被用于控制機器人進行食品包裝和質(zhì)量篩選。請詳細分析如何利用ROS實現(xiàn)高精度包裝、缺陷檢測以及符合食品安全標準的操作，同時應(yīng)對可能的衛(wèi)生和速度挑戰(zhàn)。4、（本題5分）在紡織行業(yè)，機器人操作系統(tǒng)可用于布料搬運、紡織機械操作和質(zhì)量檢測等工作。請詳細綜合分析其在柔軟材料處理、復(fù)雜工藝適應(yīng)、生產(chǎn)流程優(yōu)化等方面的技術(shù)應(yīng)用，探討紡織機器人在提高紡織生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)方面的作用，以及在紡織行業(yè)特殊工作環(huán)境中的可靠性和維護問題。5、（本題5分）在考古挖掘現(xiàn)場，機器人需要在脆弱的環(huán)境中進行精細作業(yè)。仔細分析機器人操作系統(tǒng)在文物保護意識、精細動作控制、環(huán)境監(jiān)測和歷史數(shù)據(jù)記錄方面的特殊需求，研究操作系統(tǒng)如何保障考古工作的準確