哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器視覺與模式識(shí)別》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機(jī)器視覺與模式識(shí)別》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)基于ROS的智能家居機(jī)器人項(xiàng)目中，需要實(shí)現(xiàn)與家庭設(shè)備的互聯(lián)互通和場景自適應(yīng)控制。以下哪種技術(shù)和方法可能會(huì)被用于家庭集成和場景感知？（）A.物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和智能家居網(wǎng)關(guān)B.環(huán)境感知傳感器和場景識(shí)別算法C.個(gè)性化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)控制策略D.以上都有可能2、ROS中的機(jī)器人操作系統(tǒng)安全防護(hù)需要考慮多個(gè)方面。以下哪種安全機(jī)制對(duì)于防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和控制是最為重要的？（）A.用戶認(rèn)證和授權(quán)B.數(shù)據(jù)加密傳輸C.網(wǎng)絡(luò)防火墻D.物理隔離請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明每個(gè)安全機(jī)制在保障操作系統(tǒng)安全中的作用和重要性3、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)時(shí)，需要對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。假設(shè)要控制一個(gè)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使用了PID控制器。如果PID控制器的參數(shù)設(shè)置不合理，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且精確B.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)振蕩或超調(diào)C.機(jī)械臂停止運(yùn)動(dòng)D.機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)速度加快4、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的力控制時(shí)，假設(shè)需要機(jī)器人與環(huán)境進(jìn)行柔順交互。以下哪種力控制策略可能最為合適？（）A.基于位置的力控制，通過位置誤差間接實(shí)現(xiàn)力控制B.直接力控制，直接測量和控制作用力C.混合力/位置控制，結(jié)合位置和力的控制優(yōu)點(diǎn)D.以上力控制策略都不適合柔順交互5、在機(jī)器人的協(xié)作控制中，多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)同完成一個(gè)復(fù)雜任務(wù)。假設(shè)一組機(jī)器人需要共同搬運(yùn)一個(gè)大型物體，并且要保持物體的平衡和穩(wěn)定。以下哪種協(xié)作控制策略能夠有效地協(xié)調(diào)各個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)？（）A.集中式控制B.分布式控制C.主從式控制D.混合式控制6、機(jī)器人操作系統(tǒng)中的動(dòng)作客戶端可以取消正在執(zhí)行的動(dòng)作請(qǐng)求嗎？（）（）A.可以B.不可以C.取決于具體實(shí)現(xiàn)D.以上都不是7、當(dāng)使用ROS控制一個(gè)機(jī)械臂進(jìn)行精確的抓取操作時(shí)，需要對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模。為了實(shí)現(xiàn)高效和準(zhǔn)確的控制，以下哪種建模方法和控制策略通常會(huì)被采用？（）A.正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和PID控制B.逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和模糊控制C.動(dòng)力學(xué)建模和自適應(yīng)控制D.以上都有可能8、假設(shè)在一個(gè)基于ROS的機(jī)器人項(xiàng)目中，需要對(duì)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和融合，比如激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)精確的環(huán)境感知和導(dǎo)航。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)處理技術(shù)和算法框架可能會(huì)被廣泛應(yīng)用？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.深度學(xué)習(xí)框架D.以上都有可能9、機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)能力對(duì)于適應(yīng)新環(huán)境和任務(wù)非常重要。假設(shè)一個(gè)機(jī)器人需要在不同的房間內(nèi)自主探索并學(xué)習(xí)環(huán)境的布局。以下哪種學(xué)習(xí)方法能夠幫助機(jī)器人快速建立環(huán)境模型，并不斷優(yōu)化？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.無監(jiān)督學(xué)習(xí)C.強(qiáng)化學(xué)習(xí)D.遷移學(xué)習(xí)10、在ROS環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的多模態(tài)感知融合，例如將視覺、聽覺和觸覺信息結(jié)合起來，需要選擇合適的融合算法和框架。以下哪種融合方法和框架可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.基于卡爾曼濾波的多傳感器融合B.基于深度學(xué)習(xí)的特征融合C.基于模糊邏輯的信息融合D.以上都有可能11、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于創(chuàng)建自定義消息類型的工具？（）（）A.catkin_create_pkgB.rosmsgC.roscppD.以上都不是12、在一個(gè)基于ROS的多機(jī)器人系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配和資源協(xié)調(diào)，以確保每個(gè)機(jī)器人都能高效地完成其指定的工作。以下哪種策略和算法可能會(huì)被用于任務(wù)分配和資源管理？（）A.基于市場機(jī)制的分配算法B.集中式規(guī)劃和調(diào)度C.分布式協(xié)商和共識(shí)算法D.以上都有可能13、ROS中的機(jī)器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.連桿信息B.關(guān)節(jié)信息C.傳感器信息D.以上都是14、ROS中的RViz可視化工具可以用于展示機(jī)器人的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要同時(shí)展示多個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)，并且要求能夠交互地調(diào)整顯示效果時(shí)，以下哪種方式是最有效的？（）A.使用多個(gè)不同的RViz窗口分別顯示不同的數(shù)據(jù)B.在一個(gè)RViz窗口中創(chuàng)建多個(gè)面板來顯示不同的數(shù)據(jù)C.使用自定義的插件來擴(kuò)展RViz的顯示功能D.以上方法都可以15、當(dāng)使用ROS進(jìn)行機(jī)器人的仿真和調(diào)試時(shí)，需要選擇合適的仿真工具和環(huán)境?？紤]到真實(shí)性和可擴(kuò)展性，以下哪種仿真工具可能更適合？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.以上都有可能16、在ROS中，機(jī)器人的狀態(tài)估計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵問題。假設(shè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中受到外界干擾，以下哪種狀態(tài)估計(jì)算法能夠較好地應(yīng)對(duì)這種情況？（）A.擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF），對(duì)非線性系統(tǒng)有一定的處理能力B.無跡卡爾曼濾波（UKF），精度較高但計(jì)算量較大C.粒子濾波，適用于高度非線性和非高斯系統(tǒng)D.以上算法都不能有效應(yīng)對(duì)干擾，需要新的算法17、ROS提供了豐富的工具和功能來管理機(jī)器人的軟件包（Package）。假設(shè)一個(gè)大型的機(jī)器人項(xiàng)目包含多個(gè)相關(guān)的軟件包，每個(gè)軟件包都有自己的功能和依賴。在這種情況下，以下關(guān)于ROS軟件包管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用ROS的命令行工具來安裝、卸載和更新軟件包B.軟件包之間的依賴關(guān)系會(huì)自動(dòng)處理，無需開發(fā)者手動(dòng)干預(yù)C.可以將自己開發(fā)的軟件包發(fā)布到ROS的軟件倉庫中，供其他人使用D.不同版本的ROS對(duì)軟件包的兼容性是完全一致的，不存在任何問題18、以下哪個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)中用于管理機(jī)器人硬件資源的工具？（）（）A.roslaunchB.rosparamC.rosserviceD.以上都不是19、在基于ROS的機(jī)器人學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，當(dāng)需要讓機(jī)器人通過與環(huán)境的交互來不斷改進(jìn)其行為時(shí)，以下哪種學(xué)習(xí)方法可能是最適合的？（）A.監(jiān)督學(xué)習(xí)B.強(qiáng)化學(xué)習(xí)C.無監(jiān)督學(xué)習(xí)D.半監(jiān)督學(xué)習(xí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明每個(gè)學(xué)習(xí)方法在機(jī)器人與環(huán)境交互學(xué)習(xí)中的特點(diǎn)和應(yīng)用可能性20、機(jī)器人操作系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。假設(shè)機(jī)器人在與人密切合作的工作環(huán)境中運(yùn)行。以下哪種安全機(jī)制能夠有效地檢測和避免機(jī)器人與人或其他物體的碰撞？（）A.基于激光雷達(dá)的碰撞檢測B.基于視覺的碰撞檢測C.基于力傳感器的碰撞檢測D.以上方法結(jié)合使用21、ROS中的機(jī)器人仿真在開發(fā)和測試中起著重要作用。假設(shè)要對(duì)一個(gè)新設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行性能評(píng)估和算法驗(yàn)證，需要在仿真環(huán)境中模擬其與真實(shí)世界的交互。以下哪種ROS支持的仿真工具和環(huán)境最能逼真地模擬機(jī)器人的行為和環(huán)境反饋？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行開發(fā)簡單的仿真程序22、在ROS中，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主導(dǎo)航，需要結(jié)合地圖構(gòu)建和定位技術(shù)。假設(shè)有一個(gè)室內(nèi)環(huán)境，機(jī)器人需要在其中自主移動(dòng)。以下關(guān)于地圖構(gòu)建和定位的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）算法同時(shí)進(jìn)行地圖構(gòu)建和機(jī)器人定位B.基于粒子濾波的定位方法可以處理機(jī)器人位置的不確定性C.構(gòu)建的地圖可以是二維柵格地圖或三維點(diǎn)云地圖，根據(jù)需求選擇D.一旦地圖構(gòu)建完成，機(jī)器人的定位就不再需要實(shí)時(shí)更新，因?yàn)榈貓D是固定不變的23、假設(shè)在ROS中開發(fā)一個(gè)用于救援任務(wù)的機(jī)器人，需要具備在惡劣環(huán)境下的自主導(dǎo)航和通信能力。以下哪種導(dǎo)航算法和通信技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.慣性導(dǎo)航和衛(wèi)星通信B.基于地標(biāo)識(shí)別的導(dǎo)航和短波通信C.磁導(dǎo)航和無線Mesh網(wǎng)絡(luò)D.以上都有可能24、機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于管理機(jī)器人傳感器數(shù)據(jù)的模塊通常是？（）（）A.運(yùn)動(dòng)控制模塊B.感知模塊C.規(guī)劃模塊D.通信模塊25、ROS中的Gazebo可以模擬不同的環(huán)境條件。當(dāng)需要模擬惡劣天氣對(duì)機(jī)器人的影響時(shí)，以下哪個(gè)因素需要重點(diǎn)考慮？（）A.能見度B.地面摩擦力C.溫度D.以上因素都需要26、在ROS中，要對(duì)機(jī)器人的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，以下哪種濾波器常用于去除噪聲和干擾？（）A.均值濾波器B.中值濾波器C.高斯濾波器D.卡爾曼濾波器。假設(shè)機(jī)器人的傳感器數(shù)據(jù)存在大量隨機(jī)噪聲，需要在保留有用信息的同時(shí)有效地去除噪聲，上述哪種濾波器能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并分析其濾波效果和在ROS中的實(shí)現(xiàn)方法27、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，需要采取一些措施。假設(shè)一個(gè)關(guān)鍵的傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要能夠檢測到并采取相應(yīng)的備份或替代策略。以下關(guān)于ROS容錯(cuò)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的心跳信號(hào)來檢測節(jié)點(diǎn)是否正常運(yùn)行B.當(dāng)檢測到故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到備份的傳感器或執(zhí)行器C.容錯(cuò)處理只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力28、ROS中的機(jī)器人模型校準(zhǔn)是確保機(jī)器人準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的重要步驟。假設(shè)需要校準(zhǔn)機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度傳感器，以下哪種方法可能被采用？（）A.手動(dòng)測量關(guān)節(jié)角度，然后在代碼中進(jìn)行修正B.使用標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行對(duì)比校準(zhǔn)C.運(yùn)行特定的校準(zhǔn)程序，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù)D.不需要校準(zhǔn)，傳感器的出廠參數(shù)足夠準(zhǔn)確29、在ROS中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部設(shè)備（如其他計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備）的遠(yuǎn)程通信和控制時(shí)，以下哪種技術(shù)或協(xié)議能夠提供可靠和高效的解決方案？同時(shí)要考慮安全性和跨平臺(tái)的需求。A.HTTP協(xié)議B.SSH協(xié)議C.MQTT協(xié)議D.FTP協(xié)議30、在機(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人傳感器數(shù)據(jù)的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_sensor_dataB./sensor/robotC./data/sensor/robotD.以上都不是二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在機(jī)器人操作系統(tǒng)的分布式計(jì)算架構(gòu)方面，綜合研究如何利用分布式計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、模型訓(xùn)練和任務(wù)協(xié)同，提高系統(tǒng)的計(jì)算能力和可擴(kuò)展性，以及如何保障分布式系統(tǒng)的一致性和可靠性。2、（本題5分）隨著機(jī)器人在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，如精準(zhǔn)灌溉和病蟲害監(jiān)測，探討機(jī)器人操作系統(tǒng)如何整合多種傳感器數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能決策，以及如何應(yīng)對(duì)農(nóng)田環(huán)境的復(fù)雜性和多變性。3、（本題5分）ROS在機(jī)器人的陶瓷制造應(yīng)用中，如何控制成型工藝和燒制溫度。請(qǐng)全面綜合分析ROS的工藝參數(shù)控制、溫度監(jiān)測和產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估方法。4、（本題5分）ROS在機(jī)器人的建筑施工應(yīng)用中，如何處理復(fù)雜的施工任務(wù)和現(xiàn)場環(huán)境變化。請(qǐng)綜合分析相關(guān)的控制算法、通信機(jī)制和安全保障策略。5、（本題5分）對(duì)于用于太空垃圾清理的機(jī)器人，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何在太空環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、捕獲和處理，以及如何解決太空垃圾的高速運(yùn)動(dòng)、軌道變化和碎片擴(kuò)散等問題，保障太空環(huán)境的安全和可持續(xù)利用。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）ROS中的控制器（Co