智能機(jī)器人編程測(cè)試習(xí)題及答案一、選擇題（每題2分，共10題）1.在ROS（RobotOperatingSystem）中，用于發(fā)布話題消息的節(jié)點(diǎn)應(yīng)使用哪個(gè)函數(shù)？A.`ros::Subscriber`B.`ros::Publisher`C.`ros::Service`D.`ros::Action`2.以下哪種傳感器常用于機(jī)器人的避障功能？A.溫度傳感器B.紅外傳感器C.光照傳感器D.壓力傳感器3.在Python中，用于控制機(jī)器人電機(jī)速度的庫(kù)是？A.`numpy`B.`pandas`C.`scipy`D.`pyserial`4.以下哪個(gè)不是機(jī)器人的常見運(yùn)動(dòng)學(xué)模型？A.Denavit-Hartenberg（D-H）參數(shù)B.Kalman濾波C.Jacobian矩陣D.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)5.在ROS中，用于處理服務(wù)請(qǐng)求的回調(diào)函數(shù)應(yīng)定義為？A.`defcallback(data)`B.`classCallback(ROSNode)`C.`@service_callback`D.`defhandle_service(data)`二、填空題（每空1分，共5題）1.在ROS中，節(jié)點(diǎn)之間的通信主要通過______和______實(shí)現(xiàn)。2.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解是指根據(jù)______求解機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度。3.在Python中，控制樹莓派機(jī)器人硬件通常使用______庫(kù)。4.傳感器數(shù)據(jù)濾波常用的方法包括______和______。5.機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法主要包括______和______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共5題）1.簡(jiǎn)述ROS中節(jié)點(diǎn)（Node）的概念及其作用。2.解釋什么是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)，并說明前向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的區(qū)別。3.描述紅外傳感器在機(jī)器人避障中的應(yīng)用原理。4.說明Python中如何使用`pyserial`庫(kù)控制串口通信，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。5.比較A算法和Dijkstra算法在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的優(yōu)缺點(diǎn)。四、編程題（每題10分，共2題）1.編寫一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)，發(fā)布名為`chatter`的話題，每隔1秒發(fā)布一條字符串消息“Hello,ROS!”。2.編寫一個(gè)Python程序，使用`pyserial`庫(kù)打開串口，發(fā)送字符串“Start”并接收串口返回的數(shù)據(jù)，打印到屏幕上。答案及解析一、選擇題1.B.`ros::Publisher`解析：在ROS中，`ros::Publisher`用于發(fā)布話題消息，而`ros::Subscriber`用于訂閱話題消息。2.B.紅外傳感器解析：紅外傳感器常用于機(jī)器人的避障功能，通過檢測(cè)障礙物反射的紅外線來判斷前方是否有障礙物。3.D.`pyserial`解析：`pyserial`庫(kù)用于控制串口通信，常用于樹莓派等嵌入式平臺(tái)上控制機(jī)器人硬件。4.B.Kalman濾波解析：Kalman濾波是一種信號(hào)處理算法，用于估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)，不屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。5.D.`defhandle_service(data)`解析：在ROS中，處理服務(wù)請(qǐng)求的回調(diào)函數(shù)通常定義為`defhandle_service(data)`的形式。二、填空題1.話題（Topic）和服務(wù)（Service）2.末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)3.`RPi.GPIO`4.濾波器平均法和中值濾波法5.A算法和Dijkstra算法三、簡(jiǎn)答題1.ROS中節(jié)點(diǎn)（Node）的概念及其作用ROS中的節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立的程序，負(fù)責(zé)執(zhí)行特定的任務(wù)，如發(fā)布或訂閱話題、調(diào)用服務(wù)、控制機(jī)器人硬件等。節(jié)點(diǎn)之間通過話題和服務(wù)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。2.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)及其區(qū)別運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而不考慮其力的學(xué)科。前向運(yùn)動(dòng)學(xué)是根據(jù)關(guān)節(jié)角度求解末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)是根據(jù)末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)求解關(guān)節(jié)角度。3.紅外傳感器在機(jī)器人避障中的應(yīng)用原理紅外傳感器通過發(fā)射紅外線并檢測(cè)反射回來的信號(hào)來判斷前方是否有障礙物。當(dāng)障礙物靠近時(shí)，反射回來的紅外線強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)，傳感器會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)，機(jī)器人根據(jù)信號(hào)判斷并采取避障措施。4.Python中使用`pyserial`庫(kù)控制串口通信pythonimportserial打開串口ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB0',9600)發(fā)送數(shù)據(jù)ser.write(b'Start')接收數(shù)據(jù)data=ser.read(10)print(data)關(guān)閉串口ser.close()5.A算法和Dijkstra算法的優(yōu)缺點(diǎn)-A算法：使用啟發(fā)式函數(shù)估計(jì)目標(biāo)距離，效率更高，但需要額外的計(jì)算資源。-Dijkstra算法：簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但效率較低，適用于較小規(guī)模的問題。四、編程題1.ROS節(jié)點(diǎn)發(fā)布話題cppinclude<ros/ros.h>include<std_msgs/String.h>voidchatterCallback(conststd_msgs::String::ConstPtr&msg){ROS_INFO("Iheard:[%s]",msg->data.c_str());}intmain(intargc,charargv){ros::init(argc,argv,"talker");ros::NodeHandlen;ros::Publisherchatter=n.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);ros::Rateloop_rate(1);while(ros::ok()){std_msgs::Stringmsg;msg.data="Hello,ROS!";chatter.publish(msg);ros::spinOnce();loop_rate.sleep();}return0;}2.Python程序控制串口通信pythonimportserialimporttime打開串口ser=serial.Serial('/dev/ttyUS