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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海政法學院

《機器人與人工智能導論》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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ROS中，當需要同時處理多個具有不同頻率的傳感器數據時，以下哪種技術可以用于同步這些數據？（）A.硬件同步B.軟件定時器C.消息過濾器D.數據緩存2、ROS支持機器人的分布式感知和協同決策。假設多個機器人需要共同感知一個大范圍的環境并做出統一的決策。以下哪種分布式感知和決策算法的結合能夠最有效地實現這一目標？（）A.基于共識的分布式感知和投票決策算法B.每個機器人獨立感知和決策，然后匯總C.隨機選擇一個機器人作為主導進行感知和決策D.不進行分布式感知和協同決策3、ROS中的參數服務器（ParameterServer）用于存儲和管理全局參數。假設一個機器人系統有多個節點需要訪問相同的配置參數，以下關于參數服務器使用的描述，正確的是：（）A.每個節點都應該獨立存儲參數，避免依賴參數服務器，以提高可靠性B.參數服務器能夠方便地實現參數的共享和動態修改，適合這種多節點訪問的情況C.參數服務器會增加系統的復雜性，應盡量減少使用，通過消息傳遞參數D.參數服務器只適用于存儲少量關鍵參數，對于大量參數不適用4、在一個ROS系統中，需要實現機器人的自主充電和能源補充策略。以下哪種方法和技術可能會被用于自主充電？（）A.無線充電技術和充電站點定位B.電池管理系統和剩余電量估算C.自主導航到充電位置和對接控制D.以上都有可能5、在ROS系統中，對于機器人的運動平滑性控制，以下哪種方法能夠有效地減少抖動和沖擊？（）A.軌跡規劃中的平滑處理B.增加運動速度C.減少運動精度D.不進行任何處理請解釋每個選項對運動平滑性的影響以及為何某個選項能夠減少抖動和沖擊6、在機器人操作系統（ROS）中，節點之間的通信是通過主題（Topic）、服務（Service）和動作（Action）等方式實現的。假設一個機器人需要實時獲取傳感器數據并進行處理，同時根據處理結果執行相應的動作。以下哪種通信方式最適合實現這種高實時性和頻繁數據交互的需求？（）A.僅使用主題進行數據發布和訂閱B.主要依靠服務進行請求和響應C.結合使用主題和服務D.采用動作來進行復雜的交互7、機器人的運動精度受到多種因素的影響，如機械結構誤差、控制算法誤差等。假設一個高精度機器人需要達到微米級的運動精度。以下哪種方法能夠有效地減小這些誤差，提高運動精度？（）A.精密機械加工B.先進的控制算法補償C.實時誤差測量與修正D.以上方法綜合運用8、ROS支持機器人的深度學習應用，例如圖像識別和語音處理。假設要在機器人上部署一個深度學習模型，需要考慮模型的大小、計算量和實時性要求。以下哪種深度學習框架和模型壓縮方法的選擇最為合適？（）A.TensorFlow結合模型量化B.PyTorch結合模型剪枝C.自行開發深度學習框架和不進行模型壓縮D.選擇大型復雜的模型，不考慮資源限制9、當在ROS中開發一個具有復雜運動模式的機器人時，需要進行運動學和動力學建模。假設機器人的結構較為特殊，以下關于建模方法的選擇，正確的是：（）A.使用傳統的解析方法進行建模，精確但計算復雜B.采用數值方法進行近似建模，簡單但精度可能受限C.結合解析和數值方法，根據具體情況選擇合適的部分D.不需要進行精確建模，依靠經驗和試錯進行控制10、ROS中的狀態機（StateMachine）常用于描述機器人的行為邏輯。如果狀態機設計復雜且混亂，會對系統產生什么影響？（）A.邏輯難以理解，維護困難B.運行效率提高C.資源消耗降低D.功能更強大11、機器人的傳感器校準對于獲取準確的測量數據至關重要。假設一個激光雷達傳感器的測量結果存在偏差，需要進行校準。以下哪種校準方法能夠有效地消除偏差，并提高測量精度？（）A.基于工廠參數的校準B.基于現場測量的自校準C.基于外部標準設備的校準D.以上方法結合使用12、ROS中的消息（Message）定義了節點之間通信的數據格式。當需要在不同的ROS系統之間進行通信，而兩個系統中使用的消息格式略有不同時，以下哪種方法可以解決這個問題？（）A.在發送端和接收端分別進行消息格式的轉換B.重新定義一個統一的消息格式，并在兩個系統中使用C.使用中間件來進行消息格式的適配D.以上方法都可以13、機器人操作系統中的資源管理至關重要，特別是在處理多個并發任務和有限的計算資源時。假設一個機器人同時執行視覺識別、路徑規劃和運動控制任務。以下哪種資源調度策略能夠確保關鍵任務及時獲得所需資源，同時提高系統的整體效率？（）A.先來先服務（FCFS）B.優先級調度C.時間片輪轉D.最短作業優先14、ROS中的可視化工具（RViz）對于機器人開發和調試非常有用。假設要在RViz中同時顯示機器人的模型、傳感器數據和規劃路徑，以下關于配置和使用RViz的描述，正確的是：（）A.手動逐個添加所需的顯示元素，進行復雜的配置B.使用預定義的配置文件，快速加載和顯示相關信息C.RViz功能有限，無法滿足同時顯示多種信息的需求D.不需要使用RViz，通過代碼打印信息進行調試15、在基于ROS的機器人感知系統中，當需要同時處理聲音和圖像信息時，以下哪種數據同步方法能夠確保信息的準確性和及時性？（）A.基于時間戳的同步B.基于事件觸發的同步C.異步處理，后期整合D.不進行同步，分別處理請解釋每個選項在數據同步中的工作方式和可能帶來的效果二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述ROS中的硬件驅動開發流程。2、（本題5分）說明ROS中的系統性能瓶頸分析和優化方法。3、（本題5分）ROS中的任務調度優化算法。4、（本題5分）簡述ROS中的交通疏導智能決策機器人中的決策算法優化。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在大型工廠的自動化生產線上，多臺機器人需要協同完成復雜的生產任務。深入分析機器人操作系統在任務分配、同步協作、通信協議和故障診斷方面的技術挑戰，探討如何通過優化操作系統提高生產線的整體效率和穩定性。2、（本題5分）在太陽能電站的維護工作中，機器人用于光伏板清潔和故障檢測。綜合分析機器人操作系統在光伏板表面污垢識別、清潔策略制定、故障診斷算法和能源利用優化方面的技術要點，探討操作系統如何保障太陽能電站的正常運行和發電效率。3、（本題5分）在沙漠治理工作中，機器人用于植被種植、土壤監測等任務。仔細分析機器人操作系統在沙漠環境適應、水源尋找、植被種植策略和遠程通信方面的技術難點，討論操作系統如何支持沙漠治理工作的有效開展。4、（本題5分）在空間探索任務中，機器人操作系統面臨極端環境和遠距離通信的限制。全面分析如何實現高效的能源管理、自主決策和遠程控制，以及如何應對太空輻射等特殊因素的影響。5、（本題5分）對于具有自主探索和環境適應能力的機器人，ROS在決策算法和學習機制方面發揮重要作用。請深入綜合分析ROS中相關的技術實現，以及如何提高機器人在未知環境中的探索效率和安全性。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）基于R