機器人操作系統(tǒng)工程師招聘筆試考試試卷和答案一、填空題（每題1分，共10分）1.ROS中節(jié)點間通信的方式有話題、服務和______。答案：動作2.機器人運動學研究機器人______與關節(jié)變量之間的關系。答案：位姿3.TF框架用于發(fā)布和管理______之間的坐標變換。答案：機器人各坐標系4.ROS中用于記錄和回放話題消息的工具是______。答案：rosbag5.機器人底盤常用的運動方式有輪式、履帶式和______。答案：足式6.URDF是用于描述機器人______的XML格式文件。答案：模型7.描述機器人速度關系的是______運動學。答案：微分8.ROS中創(chuàng)建新包的命令是______。答案：catkin_create_pkg9.機器人定位常用的傳感器有激光雷達和______。答案：相機10.機器人動力學主要研究機器人運動與______之間的關系。答案：受力二、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪個是ROS中話題通信的特點？（）A.同步通信B.異步通信C.一對一通信D.必須有中心節(jié)點答案：B2.機器人正運動學是已知（）求末端執(zhí)行器位姿。A.末端執(zhí)行器位姿B.關節(jié)變量C.外力D.傳感器數(shù)據(jù)答案：B3.在ROS中，tf廣播器發(fā)布坐標變換信息時，使用的消息類型是（）A.TransformB.TwistC.PoseD.JointState答案：A4.以下哪種傳感器不屬于機器人常用的距離傳感器？（）A.激光雷達B.攝像頭C.超聲波傳感器D.力傳感器答案：D5.機器人運動規(guī)劃算法中，A算法是一種（）A.基于搜索的算法B.基于采樣的算法C.基于優(yōu)化的算法D.基于模型的算法答案：A6.ROS中節(jié)點的啟動命令是（）A.rosrunB.roslaunchC.catkin_makeD.roscore答案：A7.URDF文件中描述機器人連桿的標簽是（）A.linkB.jointC.robotD.transmission答案：A8.機器人在執(zhí)行任務過程中，根據(jù)傳感器反饋實時調(diào)整動作，這體現(xiàn)了機器人的（）A.自主性B.交互性C.適應性D.可編程性答案：C9.以下關于ROS服務通信的說法，正確的是（）A.服務通信是異步的B.服務通信用于傳輸連續(xù)的數(shù)據(jù)流C.服務通信請求后立即返回結(jié)果D.服務通信不需要定義服務消息答案：C10.機器人動力學模型中，不考慮（）A.慣性力B.摩擦力C.重力D.通信延遲答案：D三、多項選擇題（每題2分，共20分）1.以下屬于ROS通信機制的有（）A.話題B.服務C.動作D.節(jié)點答案：ABC2.機器人常用的傳感器包括（）A.激光雷達B.相機C.慣性測量單元（IMU）D.溫度傳感器答案：ABC3.機器人運動學模型包含（）A.正運動學B.逆運動學C.微分運動學D.動力學答案：ABC4.ROS中常用的工具和庫有（）A.tfB.rosbagC.gazeboD.catkin答案：ABCD5.機器人定位方法有（）A.基于GPS定位B.基于視覺定位C.基于激光雷達定位D.航跡推算答案：ABCD6.URDF能夠描述機器人的（）A.連桿幾何形狀B.關節(jié)類型C.質(zhì)量分布D.顏色材質(zhì)答案：ABCD7.機器人運動規(guī)劃的目標包括（）A.找到一條無碰撞路徑B.滿足運動約束C.優(yōu)化路徑長度D.避開動態(tài)障礙物答案：ABCD8.機器人操作系統(tǒng)的功能有（）A.任務調(diào)度B.設備管理C.通信管理D.運動控制答案：ABCD9.以下哪些是基于采樣的運動規(guī)劃算法（）A.RRTB.PRMC.AD.Dijkstra答案：AB10.機器人動力學建模中需要考慮的力有（）A.慣性力B.科里奧利力C.重力D.摩擦力答案：ABCD四、判斷題（每題2分，共20分）1.ROS中所有節(jié)點必須在同一臺計算機上運行。（×）2.機器人逆運動學是已知末端執(zhí)行器位姿求關節(jié)變量。（√）3.TF只能發(fā)布靜態(tài)坐標變換。（×）4.超聲波傳感器適合用于遠距離精確測量。（×）5.機器人運動規(guī)劃就是找到從起點到終點的最短路徑。（×）6.ROS服務通信可以用于請求一次執(zhí)行一個特定任務。（√）7.URDF文件可以描述機器人的運動控制算法。（×）8.機器人動力學模型與機器人的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布無關。（×）9.基于視覺的機器人定位精度一定高于基于激光雷達的定位。（×）10.動作通信主要用于處理有反饋的長時間運行任務。（√）五、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述ROS中話題通信的原理。答案：ROS中話題通信基于發(fā)布/訂閱模型。發(fā)布者節(jié)點創(chuàng)建并向特定話題發(fā)布消息，訂閱者節(jié)點對感興趣的話題進行訂閱。ROS通信機制負責將發(fā)布者發(fā)布的消息路由到所有訂閱該話題的節(jié)點。消息在節(jié)點間異步傳輸，這樣不同節(jié)點可獨立運行，提高系統(tǒng)的靈活性和擴展性，適用于傳輸連續(xù)的數(shù)據(jù)流，如傳感器數(shù)據(jù)等。2.簡述機器人運動學正逆問題的區(qū)別。答案：機器人運動學正問題是已知機器人各關節(jié)變量，求解末端執(zhí)行器在空間中的位姿。它主要描述關節(jié)運動如何轉(zhuǎn)化為末端的運動。而逆問題則相反，是在已知末端執(zhí)行器目標位姿的情況下，求解機器人各關節(jié)應達到的變量值。逆運動學問題通常更復雜，可能存在多組解或無解情況，常用于機器人完成特定任務時的動作規(guī)劃。3.簡述tf框架在機器人系統(tǒng)中的作用。答案：tf框架用于管理和發(fā)布機器人各坐標系之間的坐標變換關系。在機器人系統(tǒng)中，不同傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等可能有各自的坐標系。tf允許節(jié)點廣播坐標系變換信息，其他節(jié)點可通過監(jiān)聽獲取這些變換，將不同坐標系下的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一參考系下處理。這使得機器人能在復雜環(huán)境中準確感知自身及周圍物體的位置關系，對定位、導航和路徑規(guī)劃等任務至關重要。4.簡述機器人定位常用的方法及原理。答案：常用方法有基于GPS定位，利用衛(wèi)星信號確定位置；基于視覺定位，通過識別環(huán)境特征點與預先建立的地圖匹配；基于激光雷達定位，掃描環(huán)境構(gòu)建地圖并與已知地圖匹配；航跡推算則依據(jù)機器人運動傳感器數(shù)據(jù)，如編碼器信息，不斷更新位置。這些方法各有優(yōu)缺點，實際中常融合多種方法提高定位精度和可靠性。六、討論題（每題5分，共10分）1.討論在復雜動態(tài)環(huán)境下，機器人運動規(guī)劃面臨的挑戰(zhàn)及可能的解決方法。答案：在復雜動態(tài)環(huán)境下，機器人運動規(guī)劃面臨諸多挑戰(zhàn)。環(huán)境的復雜性使搜索空間龐大，難以快速找到無碰撞路徑；動態(tài)障礙物的出現(xiàn)使原規(guī)劃路徑可能失效，需實時重新規(guī)劃；同時還要滿足機器人自身運動學和動力學約束。解決方法可采用快速搜索隨機樹（RRT）等基于采樣的算法快速探索環(huán)境；利用傳感器實時感知動態(tài)障礙物，結(jié)合在線重規(guī)劃算法及時調(diào)整路徑；構(gòu)建環(huán)境預測模型，提前預判障礙物運動趨勢，輔助規(guī)劃更合理路徑。2.討論機器人操作系統(tǒng)對機器人發(fā)展的重要性。答案：機器人操作系統(tǒng)對機器人發(fā)展至關重要。它為機器人提供統(tǒng)一的軟