陕西工商职业学院《机器视觉技术课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器视觉技术课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在使用ROS进行机器人开发时，需要对机器人的运动进行规划。假设要让机器人在一个复杂的环境中避开障碍物到达目标点，以下哪种运动规划算法可能最为适用？（）A.A*算法，能够快速找到最短路径，但可能陷入局部最优B.人工势场法，计算简单但容易在狭窄通道中出现抖动C.快速随机树（RRT）算法，适用于高维空间但路径可能不够平滑D.以上算法都不适用，需要开发新的算法2、在机器人操作系统中，用于发布机器人动作指令的主题通常以什么命名？（）（）A./robot_actionB./action/robotC./cmd_action/robotD.以上都不是3、ROS支持多种机器人传感器的集成。假设有一个配备了激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）的机器人。在处理这些传感器的数据融合时，以下哪种方法通常被采用？（）A.简单平均法B.卡尔曼滤波C.冒泡排序D.选择其中一个传感器的数据作为主要依据，忽略其他传感器4、在使用ROS开发机器人应用时，需要对机器人的运动进行规划。假设机器人需要在一个复杂的环境中避开障碍物到达目标位置。以下哪种算法常用于机器人的路径规划？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.贪心算法5、ROS中的机器人操作系统资源分配需要考虑任务的优先级和资源需求。以下哪种资源分配算法能够实现更公平和高效的资源利用？（）A.先来先服务B.最短作业优先C.最高响应比优先D.随机分配请分别说明每个资源分配算法的原理和在机器人操作系统中的优缺点6、假设要在ROS中开发一个能够适应不同地形和环境的移动机器人，需要对机器人的底盘控制进行优化。以下哪种控制算法能够更好地处理地形变化和不确定性，提高机器人的通过性和稳定性？（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.开环控制算法D.不进行控制算法优化，使用默认设置7、在ROS中，为了提高机器人系统的可靠性和容错性，需要采取一些措施。假设一个关键的传感器出现故障，系统需要能够检测到并采取相应的备份或替代策略。以下关于ROS容错处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过监控节点的心跳信号来检测节点是否正常运行B.当检测到故障时，可以自动切换到备份的传感器或执行器C.容错处理只需要在软件层面实现，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余设计来提高系统的容错能力8、当使用ROS开发一个水下机器人时，需要考虑水的阻力、压力和通信限制等特殊因素。以下哪种技术和设计方法可能会被用于应对这些挑战？（）A.防水密封设计和水声通信B.流体动力学建模和推进器控制C.抗压结构设计和传感器校准D.以上都有可能9、在ROS中，对于机器人的传感器数据融合，以下哪种方法通常被用于将来自多个不同类型传感器的数据进行整合和校准？（）A.卡尔曼滤波B.粒子滤波C.扩展卡尔曼滤波D.以上都是10、ROS中的机器人安全机制是至关重要的。当机器人在人类环境中工作时，以下哪种安全措施是首先应该考虑的？（）A.碰撞检测和避障B.数据加密C.访问权限控制D.外观设计请解释每个选项在机器人工作环境安全中的重要性以及为何某个选项应优先考虑11、ROS中的包（Package）用于组织相关的功能代码和资源。如果一个包的依赖关系没有正确配置，会出现什么情况？（）A.相关功能无法正常使用B.系统自动安装缺失的依赖C.对系统运行没有影响D.该包的性能提升12、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个节点之间的同步通信时，以下哪种机制通常被采用？（）A.话题（Topic）B.服务（Service）C.动作（Action）D.参数服务器（ParameterServer）。假设多个机器人传感器节点需要在特定时间间隔内同步发送数据进行融合处理，上述哪种通信机制能够更好地满足这种严格的同步需求，并说明其工作原理和优势13、在机器人的通信网络中，需要保证数据的安全性和完整性。假设机器人系统涉及敏感信息的传输。以下哪种加密和认证技术能够有效地保护通信内容，防止数据泄露和篡改？（）A.RSA加密算法B.AES加密算法C.数字签名技术D.以上技术均可14、在ROS控制的机器人巡检系统中，如果巡检路径规划未考虑能源消耗，会对机器人的续航产生什么影响？（）A.可能导致机器人在巡检过程中电量耗尽B.续航能力增强C.系统自动优化能源消耗D.对续航没有影响15、在ROS中，安全是至关重要的考虑因素。假设一个服务机器人在与人交互的过程中，需要确保不会对人造成伤害。以下关于ROS安全机制的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过设置速度限制、力限制等参数来保证机器人的运动安全B.安全机制只需要在软件层面实现，硬件的保护措施不是必需的C.可以使用传感器来检测周围环境，实现碰撞预警和避免D.应该对机器人的行为进行风险评估，并制定相应的安全策略二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）描述ROS在物流分拣机器人中的应用。2、（本题5分）ROS中的自主充电功能实现。3、（本题5分）ROS中的动作（Action）与普通服务有何区别？4、（本题5分）说明ROS中的系统性能瓶颈分析和优化方法。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在半导体制造工厂，机器人参与晶圆搬运、光刻工艺辅助等工作。全面分析机器人操作系统在超净环境控制、晶圆定位精度、光刻参数调整和生产流程协同方面的技术要求，探讨操作系统如何适应半导体制造的高精度和高洁净度要求。2、（本题5分）随着机器人在军事领域的应用不断拓展，机器人操作系统的安全性和保密性成为重要考量。请深入综合分析其在战场侦察、排爆、物资运输等任务中的应用，研究在敌对环境下机器人操作系统的抗干扰、加密通信和自主决策能力，以及军事应用中的伦理和国际法问题。3、（本题5分）当机器人应用于垃圾处理和分类场景时，分析机器人操作系统如何实现对不同类型垃圾的识别、分拣和处理，以及如何提高垃圾处理的效率和准确性，减少环境污染。4、（本题5分）对于具有远程监控功能的机器人系统，ROS在数据加密、权限管理和用户界面设计方面具有重要考虑。请深入综合分析ROS的实现方式和安全保障机制。5、（本题5分）对于具有自主探索和环境适应能力的机器人，ROS在决策算法和学习机制方面发挥重要作用。请深入综合分析ROS中相关的技术实现，以及如何提高机器人在未知环境中的探索效率和安全性。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）基于ROS