2025年大學(xué)第二學(xué)年（機(jī)器人工程）機(jī)器人路徑規(guī)劃試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案填寫在題目后面的括號內(nèi)。1.以下哪種算法不屬于傳統(tǒng)的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法（）A.迪杰斯特拉算法B.A算法C.遺傳算法D.深度優(yōu)先搜索算法（答案：C）2.機(jī)器人路徑規(guī)劃中，全局路徑規(guī)劃主要關(guān)注的是（）A.機(jī)器人在局部環(huán)境中的避障B.從起點(diǎn)到終點(diǎn)的一條可行路徑C.機(jī)器人的實(shí)時(shí)運(yùn)動控制D.路徑的平滑處理（答案：B）3.當(dāng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，其路徑通常會呈現(xiàn)出（）A.直線為主B.折線較多C.曲線優(yōu)美D.隨機(jī)游走（答案：B）4.路徑規(guī)劃中的啟發(fā)函數(shù)主要用于（）A.評估當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離B.計(jì)算路徑的長度C.確定機(jī)器人的運(yùn)動速度D.選擇下一個要擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)（答案：D）5.若機(jī)器人路徑規(guī)劃的環(huán)境中存在動態(tài)障礙物，哪種算法更具優(yōu)勢（）A.靜態(tài)規(guī)劃算法B.基于搜索的算法C.基于學(xué)習(xí)的算法D.傳統(tǒng)幾何算法（答案：C）6.機(jī)器人路徑規(guī)劃中，地圖分辨率對路徑規(guī)劃的影響是（）A.分辨率越高，路徑越精確但規(guī)劃時(shí)間可能越長B.分辨率越低，路徑越精確C.分辨率與路徑精確性無關(guān)D.分辨率越高，規(guī)劃時(shí)間越短（答案：A）第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡述機(jī)器人路徑規(guī)劃的基本流程。首先要對機(jī)器人所處環(huán)境進(jìn)行建模，獲取環(huán)境信息。然后根據(jù)環(huán)境模型和目標(biāo)，選擇合適的路徑規(guī)劃算法。接著通過算法搜索出從起點(diǎn)到終點(diǎn)的可行路徑。之后對路徑進(jìn)行優(yōu)化，比如平滑處理等。最后在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)傳感器反饋實(shí)時(shí)調(diào)整路徑，以應(yīng)對環(huán)境變化和避障等情況。8.（15分）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)。A算法優(yōu)點(diǎn)：引入啟發(fā)函數(shù)，能更快找到接近最優(yōu)解的路徑，效率較高。缺點(diǎn)：啟發(fā)函數(shù)不準(zhǔn)確時(shí)可能找不到最優(yōu)解。Dijkstra算法優(yōu)點(diǎn)：能找到全局最優(yōu)路徑。缺點(diǎn)：遍歷所有節(jié)點(diǎn)，效率較低，尤其是在環(huán)境復(fù)雜節(jié)點(diǎn)多的時(shí)候。9.（15分）在機(jī)器人路徑規(guī)劃中，如何考慮環(huán)境的不確定性？可以采用概率地圖來表示環(huán)境的不確定性，比如用概率值表示某個區(qū)域存在障礙物的可能性。利用傳感器實(shí)時(shí)獲取環(huán)境信息，對概率地圖進(jìn)行更新。在路徑規(guī)劃算法中引入不確定性因素，比如搜索時(shí)考慮不同狀態(tài)的概率。還可以采用魯棒規(guī)劃方法，使規(guī)劃出的路徑在一定程度上能適應(yīng)環(huán)境的不確定性。10.（15分）材料：在一個室內(nèi)環(huán)境中，有多個固定障礙物，機(jī)器人需要從房間一角移動到另一角進(jìn)行任務(wù)。已知環(huán)境地圖信息。問題：請?jiān)O(shè)計(jì)一種基于搜索的路徑規(guī)劃方法，并說明其步驟?？梢圆捎肁算法。步驟如下：首先將起點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)放入開放列表。然后計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的代價(jià)，包括從起點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)和通過啟發(fā)函數(shù)估計(jì)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的代價(jià)。從開放列表中選擇代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。擴(kuò)展當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，生成其相鄰節(jié)點(diǎn)，計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)的代價(jià)并放入開放列表。如果相鄰節(jié)點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則找到路徑。重復(fù)上述步驟，直到找到目標(biāo)路徑或開放列表為空。11.（15分）材料：隨著機(jī)器人應(yīng)用場景的不斷拓展，路徑規(guī)劃面臨新的挑戰(zhàn)，如在復(fù)雜地形、動態(tài)環(huán)境等情況下。問題：請分析未來機(jī)器人路徑規(guī)劃可能的發(fā)展趨勢。未來可能會更注重多機(jī)器人協(xié)同路徑規(guī)劃，以提高整體效率。會結(jié)合更多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行更精準(zhǔn)的環(huán)境感知和路徑規(guī)劃?；趯W(xué)習(xí)的方法將得到更廣泛應(yīng)