具身智能2025年《智能機(jī)器人感知》階段測(cè)試考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在具身智能框架下，機(jī)器人感知系統(tǒng)的主要作用是？A.僅收集環(huán)境信息B.僅執(zhí)行預(yù)設(shè)動(dòng)作C.理解環(huán)境并支持自主決策與交互D.控制機(jī)器人內(nèi)部硬件狀態(tài)2.下列哪種傳感器主要依靠發(fā)射激光并接收反射信號(hào)來獲取環(huán)境距離信息？A.CMOS相機(jī)B.溫度傳感器C.激光雷達(dá)（LiDAR）D.超聲波傳感器3.在機(jī)器視覺領(lǐng)域，用于檢測(cè)圖像中興趣點(diǎn)（Keypoints）并描述其特征的算法通常被稱為？A.圖像分類算法B.目標(biāo)檢測(cè)算法C.特征點(diǎn)檢測(cè)算法D.光流算法4.下列哪種技術(shù)是將來自不同傳感器（如相機(jī)、激光雷達(dá)）的信息融合起來，以獲得更全面、更魯棒的環(huán)境感知？A.信號(hào)處理B.機(jī)器學(xué)習(xí)C.感知信息融合D.數(shù)據(jù)壓縮5.深度相機(jī)（如RealSense）相比普通相機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于？A.更高的分辨率B.更廣的視場(chǎng)角C.能同時(shí)獲取距離信息D.更低的功耗6.語音識(shí)別技術(shù)屬于機(jī)器人感知系統(tǒng)中的哪個(gè)模態(tài)？A.視覺感知B.聽覺感知C.觸覺感知D.運(yùn)動(dòng)感知7.在機(jī)器人導(dǎo)航中，SLAM技術(shù)指的是？A.機(jī)器人的自主路徑規(guī)劃B.機(jī)器人的自我定位與地圖構(gòu)建C.機(jī)器人的避障策略D.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法8.力/觸覺傳感器主要用于感知機(jī)器人與環(huán)境的哪種交互？A.視覺接觸B.聽覺反饋C.接觸力或壓力D.溫度變化9.造成機(jī)器視覺中圖像模糊的主要原因不包括？A.鏡頭失焦B.物體運(yùn)動(dòng)C.傳感器噪聲D.光照不均10.將感知到的環(huán)境信息轉(zhuǎn)化為機(jī)器人可以理解和利用的形式（如3D點(diǎn)云、語義地圖）的過程，通常稱為？A.數(shù)據(jù)采集B.信息融合C.場(chǎng)景理解D.信號(hào)處理二、填空題（每題2分，共20分）1.機(jī)器人感知系統(tǒng)通常需要處理多種傳感器數(shù)據(jù)，如______、______、______等。2.激光雷達(dá)（LiDAR）通過發(fā)射和接收______來測(cè)量距離，其輸出的數(shù)據(jù)通常表現(xiàn)為______。3.在目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)中，一個(gè)典型的流程包括圖像預(yù)處理、特征提取和______三個(gè)主要階段。4.相比于2D圖像，3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)能提供更豐富的______信息，對(duì)于機(jī)器人理解環(huán)境至關(guān)重要。5.感知信息融合的目標(biāo)是克服單一傳感器的______，提高感知結(jié)果的______和______。6.觸覺傳感器可以感知接觸、______和______等物理量。7.語音識(shí)別系統(tǒng)通常需要區(qū)分不同的說話人，這涉及到______問題。8.SLAM（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建）算法需要解決兩個(gè)核心問題：______和______。9.語義分割旨在為圖像中的每個(gè)像素分配一個(gè)______標(biāo)簽，從而理解場(chǎng)景的______結(jié)構(gòu)。10.具身智能強(qiáng)調(diào)感知、運(yùn)動(dòng)與______的緊密耦合與協(xié)同。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述機(jī)器視覺中邊緣檢測(cè)的基本思想。提及至少兩種常見的邊緣檢測(cè)算子名稱。2.為什么說多傳感器融合對(duì)于高性能的機(jī)器人感知系統(tǒng)是必要的？3.簡(jiǎn)述機(jī)器人進(jìn)行語音識(shí)別時(shí)，需要克服的主要挑戰(zhàn)有哪些？4.解釋什么是“具身智能”視角下的感知？與傳統(tǒng)的感知研究有何不同？四、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合具體例子，論述機(jī)器視覺感知技術(shù)在機(jī)器人導(dǎo)航與避障中的應(yīng)用。請(qǐng)說明至少兩種不同的視覺感知方法及其作用。2.試分析當(dāng)前機(jī)器感知技術(shù)（如視覺、聽覺、觸覺等）在實(shí)現(xiàn)真正“具身智能”方面存在的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.B7.B8.C9.D10.C二、填空題1.視覺，聽覺，觸覺2.激光，點(diǎn)云3.目標(biāo)分類/檢測(cè)4.幾何/空間5.不足，完整性，魯棒性6.壓力，滑移7.說話人識(shí)別8.定位，建圖9.語義，層次10.決策/行動(dòng)三、簡(jiǎn)答題1.邊緣檢測(cè)旨在識(shí)別圖像中亮度變化劇烈的區(qū)域，這些區(qū)域通常對(duì)應(yīng)于物體輪廓或邊緣?；舅枷胧峭ㄟ^計(jì)算像素鄰域內(nèi)的亮度差分來定位這些變化點(diǎn)。常見的邊緣檢測(cè)算子包括Sobel算子（利用梯度）、Prewitt算子（利用梯度）和Canny算子（利用梯度幅值和方向，并進(jìn)行非極大值抑制和雙閾值處理）。2.單一傳感器有其局限性，如視覺在黑暗中失效、激光雷達(dá)易受惡劣天氣影響、觸覺范圍有限等。多傳感器融合可以將不同傳感器的信息互補(bǔ)，彌補(bǔ)單一傳感器的不足，獲得更全面、更準(zhǔn)確、更魯棒的環(huán)境感知結(jié)果。這有助于機(jī)器人適應(yīng)更復(fù)雜多變的真實(shí)環(huán)境，提高其任務(wù)執(zhí)行的成功率和安全性。3.機(jī)器人語音識(shí)別面臨的挑戰(zhàn)主要包括：環(huán)境噪聲干擾導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降；遠(yuǎn)場(chǎng)語音識(shí)別中，信號(hào)衰減嚴(yán)重且存在多途效應(yīng)；口音、語速、語調(diào)等個(gè)體差異帶來的識(shí)別難度；非特定人語音識(shí)別（即在不預(yù)先訓(xùn)練說話人模型的情況下識(shí)別任意說話人）；以及需要將語音轉(zhuǎn)化為有意義的命令或意圖，涉及語義理解。4.具身智能視角下的感知強(qiáng)調(diào)感知系統(tǒng)與機(jī)器人身體（執(zhí)行器）、大腦（決策/控制器）以及環(huán)境的持續(xù)互動(dòng)和閉環(huán)反饋。感知不再僅僅是被動(dòng)地收集信息，而是作為機(jī)器人與環(huán)境交互、探索和學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，通過感知-行動(dòng)-感知的循環(huán)來驅(qū)動(dòng)智能行為的涌現(xiàn)。與傳統(tǒng)感知研究主要關(guān)注信息處理和模式識(shí)別不同，具身智能視角更注重感知在物理交互中的作用，以及感知如何支持機(jī)器人的自主性、適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力的提升。四、論述題1.機(jī)器視覺感知技術(shù)在機(jī)器人導(dǎo)航與避障中扮演著關(guān)鍵角色。例如，機(jī)器人可以通過視覺SLAM技術(shù)（如vSLAM）實(shí)時(shí)構(gòu)建環(huán)境地圖并確定自身位置，從而實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃。在避障方面，機(jī)器人可以利用單目或雙目視覺系統(tǒng)檢測(cè)前方的障礙物（如通過顏色分割、邊緣檢測(cè)或深度估計(jì)識(shí)別出行人、車輛或其他機(jī)器人），并計(jì)算安全距離。深度相機(jī)（如RealSense）可以直接提供環(huán)境的3D點(diǎn)云信息，使機(jī)器人能精確感知障礙物的形狀、距離和位置，從而進(jìn)行更精確的避障決策和路徑調(diào)整。此外，視覺里程計(jì)（VIO）技術(shù)利用連續(xù)幀圖像之間的視覺特征匹配來估計(jì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)于在GPS信號(hào)不可用的室內(nèi)外環(huán)境導(dǎo)航至關(guān)重要。這些視覺感知方法共同支持機(jī)器人實(shí)現(xiàn)環(huán)境理解、定位和安全的自主移動(dòng)。2.當(dāng)前機(jī)器感知技術(shù)在實(shí)現(xiàn)真正“具身智能”方面面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，單一模態(tài)感知的局限性在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中尤為突出，如何實(shí)現(xiàn)跨模態(tài)（視覺、聽覺、觸覺、力覺等）信息的有效融合，生成統(tǒng)一、一致的對(duì)環(huán)境的認(rèn)知，仍是難點(diǎn)。其次，感知系統(tǒng)需要具備強(qiáng)大的環(huán)境理解能力，不僅能識(shí)別物體，更能理解物體的功能、狀態(tài)以及場(chǎng)景的社交和物理規(guī)則。再次，感知應(yīng)能更好地支持機(jī)器人的自主決策和行動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)感知-行動(dòng)的緊密耦合，使機(jī)器人能基于實(shí)時(shí)感知信息主動(dòng)與環(huán)境互動(dòng)和學(xué)習(xí)。此外，如何讓感知系統(tǒng)具備自