貴州電子商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器視覺及傳感系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁貴州電子商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《機(jī)器視覺及傳感系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在使用ROS開發(fā)機(jī)器人應(yīng)用時，需要對機(jī)器人的運動進(jìn)行控制。假設(shè)要實現(xiàn)機(jī)器人沿著一條特定的路徑移動，需要精確控制其速度和位置。以下哪種ROS功能包或工具最適合用于此任務(wù)？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF2、在一個基于ROS的機(jī)器人舞蹈表演項目中，如果音樂與機(jī)器人動作的同步機(jī)制出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致什么結(jié)果？（）A.表演效果不佳，動作與音樂不協(xié)調(diào)B.表演更精彩C.系統(tǒng)自動調(diào)整同步D.對表演沒有影響3、當(dāng)在ROS中集成新的硬件設(shè)備時，如果設(shè)備驅(qū)動程序不完善，會出現(xiàn)什么問題？（）A.設(shè)備無法正常工作或工作不穩(wěn)定B.系統(tǒng)自動修復(fù)驅(qū)動程序C.設(shè)備性能提升D.對其他設(shè)備沒有影響4、假設(shè)在一個ROS驅(qū)動的農(nóng)業(yè)機(jī)器人項目中，需要對不同農(nóng)作物進(jìn)行識別和分類。如果特征提取不準(zhǔn)確，會對分類結(jié)果產(chǎn)生什么影響？（）A.分類錯誤率增加B.分類速度加快C.分類結(jié)果更準(zhǔn)確D.系統(tǒng)自動重新提取特征5、ROS中的RViz可以顯示機(jī)器人的模型和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要顯示機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的運動軌跡時，以下哪種方式可以更清晰地展示？（）A.使用不同顏色和線條樣式區(qū)分不同時間段的軌跡B.對軌跡進(jìn)行平滑處理C.結(jié)合地圖背景顯示軌跡D.以上方法都可以6、在ROS中，進(jìn)行機(jī)器人的軌跡規(guī)劃時，需要考慮機(jī)器人的動力學(xué)約束。假設(shè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)具有速度和加速度限制，以下哪種軌跡規(guī)劃方法能夠滿足這些約束？（）A.三次樣條曲線規(guī)劃，能夠保證連續(xù)性但不一定滿足動力學(xué)約束B.基于模型預(yù)測控制（MPC）的規(guī)劃方法，能夠考慮動力學(xué)約束C.直線插補規(guī)劃，簡單但無法滿足復(fù)雜的約束條件D.以上方法都不能滿足動力學(xué)約束，需要特殊設(shè)計7、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間的通信是通過話題（Topic）、服務(wù)（Service）和動作（Action）等方式實現(xiàn)的。假設(shè)一個機(jī)器人需要實時獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以下關(guān)于通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.由于需要實時性，應(yīng)選擇服務(wù)進(jìn)行通信，以確保數(shù)據(jù)的及時傳遞B.話題通信更適合這種場景，因為它能夠支持一對多的發(fā)布/訂閱模式C.動作通信最適合，因為它可以提供反饋和中間結(jié)果D.以上三種通信方式效果相同，可以任意選擇8、在ROS中，要對機(jī)器人的控制算法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，以下哪種工具或技術(shù)能夠提供有效的性能分析和調(diào)試支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假設(shè)需要找出控制算法中的性能瓶頸和潛在問題，對算法的執(zhí)行時間、內(nèi)存使用等進(jìn)行詳細(xì)分析，上述哪個選項能夠提供更全面和深入的調(diào)試信息，并解釋如何利用它來優(yōu)化控制算法9、當(dāng)在ROS中開發(fā)一個需要長時間穩(wěn)定運行的機(jī)器人應(yīng)用時，以下哪種錯誤處理和恢復(fù)機(jī)制是必不可少的？（）A.簡單的錯誤日志記錄B.自動重啟機(jī)制C.智能錯誤診斷和恢復(fù)策略D.忽略錯誤，繼續(xù)運行請說明每個選項在保證機(jī)器人應(yīng)用穩(wěn)定性方面的作用和可能存在的問題10、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)性能評估需要綜合考慮多個指標(biāo)。以下哪個指標(biāo)對于衡量系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力是最關(guān)鍵的？（）A.任務(wù)完成時間B.系統(tǒng)吞吐量C.響應(yīng)延遲D.資源利用率11、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點（Node）之間通過（）進(jìn)行通信。A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是12、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于啟動機(jī)器人控制器的命令通常是？（）（）A.roslaunchcontroller_managercontroller_manager.launchB.rosruncontroller_managercontroller_managerC.controller_startD.以上都不是13、ROS中的導(dǎo)航棧（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局規(guī)劃器B.局部規(guī)劃器C.控制器D.以上都是14、在基于ROS的機(jī)器人視覺SLAM（同時定位與地圖構(gòu)建）系統(tǒng)中，以下哪種特征提取算法常用于提高地圖的準(zhǔn)確性和魯棒性？（）A.SIFT（Scale-InvariantFeatureTransform）B.SURF（SpeededUpRobustFeatures）C.ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）D.以上算法都可能適用15、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人傳感器融合信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/PointCloud2B.sensor_msgs/ImuC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是16、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個能夠自主探索未知環(huán)境的機(jī)器人，需要結(jié)合多種傳感器信息和決策算法。以下哪種方法和算法可能會被用于自主探索？（）A.基于概率地圖的探索算法B.基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的決策算法C.基于啟發(fā)式搜索的路徑規(guī)劃D.以上都有可能17、在ROS中，機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計需要考慮穩(wěn)定性和性能等因素。假設(shè)一個機(jī)械臂的控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)高精度的位置控制。以下關(guān)于ROS控制系統(tǒng)設(shè)計的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用反饋控制算法，如PID控制，來實現(xiàn)位置控制B.控制系統(tǒng)的性能可以通過調(diào)整控制器的參數(shù)來優(yōu)化C.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來評估D.控制系統(tǒng)的設(shè)計不需要考慮機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)和負(fù)載特性18、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的任務(wù)分配是一個復(fù)雜的問題，特別是在多機(jī)器人系統(tǒng)中。假設(shè)一個由多個不同類型機(jī)器人組成的團(tuán)隊，需要完成一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)。以下哪種任務(wù)分配算法能夠考慮機(jī)器人的能力差異和任務(wù)的優(yōu)先級，實現(xiàn)最優(yōu)的分配方案？（）A.合同網(wǎng)協(xié)議B.匈牙利算法C.蟻群優(yōu)化算法D.粒子群優(yōu)化算法19、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，節(jié)點之間進(jìn)行通信的一種常見方式是發(fā)布/訂閱機(jī)制。假設(shè)一個機(jī)器人系統(tǒng)中有一個節(jié)點負(fù)責(zé)發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)，另一個節(jié)點負(fù)責(zé)接收并處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率過高，可能會導(dǎo)致接收節(jié)點處理不過來。以下哪種方法可以有效地解決這個問題？（）A.增加接收節(jié)點的計算資源B.降低發(fā)布節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率C.在發(fā)布節(jié)點和接收節(jié)點之間添加緩存機(jī)制D.重新設(shè)計節(jié)點的通信協(xié)議20、在ROS中，機(jī)器人的運動控制是一個關(guān)鍵的部分。假設(shè)一個機(jī)械臂需要執(zhí)行精確的抓取操作，需要對其關(guān)節(jié)進(jìn)行運動控制。以下關(guān)于ROS運動控制的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用PID控制器來實現(xiàn)關(guān)節(jié)的位置控制B.運動控制指令可以通過話題或服務(wù)的方式發(fā)送給執(zhí)行器C.機(jī)械臂的運動學(xué)和動力學(xué)模型在運動控制中不是必需的D.可以使用逆運動學(xué)求解來計算機(jī)械臂達(dá)到目標(biāo)位置所需的關(guān)節(jié)角度21、ROS中的動作目標(biāo)（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目標(biāo)狀態(tài)B.執(zhí)行時間C.兩者皆有D.以上都不是22、ROS中的仿真環(huán)境可以用于機(jī)器人的開發(fā)和測試。如果仿真環(huán)境與實際物理環(huán)境差異較大，會對實際應(yīng)用產(chǎn)生什么影響？（）A.實際應(yīng)用中機(jī)器人性能可能不如預(yù)期B.實際應(yīng)用中機(jī)器人性能更好C.對實際應(yīng)用沒有影響D.實際應(yīng)用更易于調(diào)試23、在機(jī)器人的學(xué)習(xí)能力方面，強(qiáng)化學(xué)習(xí)是一種常用的方法。假設(shè)一個機(jī)器人需要通過不斷嘗試和反饋來學(xué)習(xí)最優(yōu)的行為策略。以下哪種強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法在處理連續(xù)動作空間和高維狀態(tài)空間時表現(xiàn)較好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）24、以下哪個是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于處理機(jī)器人姿態(tài)信息的消息類型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是25、在ROS控制的機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中，如果訓(xùn)練模式設(shè)置不合理，會對患者的康復(fù)效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.康復(fù)效果不佳或產(chǎn)生副作用B.加速康復(fù)進(jìn)程C.系統(tǒng)自動調(diào)整訓(xùn)練模式D.對康復(fù)沒有影響26、ROS支持機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。假設(shè)需要在遠(yuǎn)程位置對機(jī)器人進(jìn)行實時操作和狀態(tài)查看。以下哪種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控的實現(xiàn)方式在安全性和穩(wěn)定性方面最為可靠？（）A.通過VPN建立安全連接B.使用公共網(wǎng)絡(luò)直接連接C.依賴第三方的遠(yuǎn)程控制平臺D.不進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控27、對于ROS中的機(jī)器人軟件架構(gòu)設(shè)計，以下哪種設(shè)計模式常用于提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.插件架構(gòu)D.事件驅(qū)動架構(gòu)。假設(shè)機(jī)器人的功能不斷增加和更新，需要一種靈活的架構(gòu)來方便地添加新的模塊和功能，同時不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的穩(wěn)定性，上述哪種設(shè)計模式能夠更好地滿足這一需求，并闡述其在ROS中的應(yīng)用和優(yōu)點28、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)時，需要對機(jī)器人的運動進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)要讓機(jī)器人在一個復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達(dá)目標(biāo)點，以下哪種運動規(guī)劃算法可能最為適用？（）A.A*算法，能夠快速找到最短路徑，但可能陷入局部最優(yōu)B.人工勢場法，計算簡單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動C.快速隨機(jī)樹（RRT）算法，適用于高維空間但路徑可能不夠平滑D.以上算法都不適用，需要開發(fā)新的算法29、在機(jī)器人的路徑規(guī)劃中，需要考慮動態(tài)障礙物的運動。假設(shè)一個機(jī)器人在移動過程中，周圍有其他移動的物體。以下哪種路徑規(guī)劃算法能夠?qū)崟r更新路徑，以避開動態(tài)障礙物？（）A.動態(tài)窗口算法B.快速擴(kuò)展隨機(jī)樹算法C.實時A*算法D.以上算法均可30、在機(jī)器人的能源管理中，需要優(yōu)化能源消耗以延長工作時間。假設(shè)一個移動機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時，不同的運動模式和速度對能源消耗有顯著影響。以下哪種能源管理策略能夠根據(jù)任務(wù)需求和環(huán)境條件動態(tài)調(diào)整機(jī)器人的行為，以降低能源消耗？（）A.基于模型的預(yù)測控制B.基于規(guī)則的節(jié)能策略C.自適應(yīng)能源優(yōu)化算法D.實時監(jiān)測與反饋控制二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于沙漠治理和生態(tài)修復(fù)時，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對沙漠地區(qū)的土壤監(jiān)測、植被種植和水資源管理，以及如何適應(yīng)沙漠環(huán)境的惡劣條件和生態(tài)脆弱性，促進(jìn)沙漠生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展。2、（本題5分）在核廢料處理場所，機(jī)器人需要在高輻射環(huán)境下工作。深入研究機(jī)器人操作系統(tǒng)在輻射防護(hù)、遠(yuǎn)程控制、傳感器數(shù)據(jù)處理和故障容錯方面的重要技術(shù)，分析操作系統(tǒng)如何保障機(jī)器人在極端危險環(huán)境下的可靠運行，并探討未來可能的技術(shù)發(fā)展方向。3、（本題5分）假設(shè)開發(fā)一個ROS驅(qū)動的極地救援機(jī)器人，需要在極寒和復(fù)雜地形條件下執(zhí)行任務(wù)。全面分析ROS在低溫啟動、雪地行走、救援工具操作以及與救援指揮中心的通信方面的關(guān)鍵問題和解決方法。4、（本題5分）在一個核輻射環(huán)境監(jiān)測場景中，ROS驅(qū)動的機(jī)器人需要采集數(shù)據(jù)并實時傳輸。仔細(xì)分析ROS在輻射防護(hù)、傳感器校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)可靠傳輸以及緊急情況應(yīng)對方面的挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略。5、（本題5分）機(jī)器人操作系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸興起，如用于編程教育、科學(xué)實驗等。請深入綜合分析其在激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實踐技能方面的作用，探討教育機(jī)器人操作系統(tǒng)的易用性、安全性和課程融合策略，以及在學(xué)校推廣應(yīng)用中可能遇到的資金和師資問題。三、簡答題（本大題共5個小