陕西师范大学《机器视觉与图像处理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器视觉与图像处理》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2分，共30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ROS中，动作（Action）常用于需要长时间执行且需要反馈的任务。假设一个机器人执行抓取物体的动作，如果在执行过程中遇到意外阻碍，应该如何处理？（）A.停止动作并报告错误B.尝试强行完成动作C.忽略阻碍，继续执行D.自动切换到备用动作2、ROS中的服务（Service）通信常用于请求-响应模式。假设有一个机器人需要执行一项复杂的任务，该任务需要多个步骤，并且每个步骤都需要确认是否成功完成。以下哪种方式可以有效地实现这种任务的管理和控制？（）A.创建多个服务，每个服务对应一个任务步骤B.使用一个服务，通过传递不同的参数来表示不同的任务步骤C.放弃服务通信，改用话题通信来实现任务管理D.将整个任务作为一个单独的节点，不使用服务通信3、ROS中的参数服务器（ParameterServer）用于存储和共享全局参数。当多个节点同时尝试修改同一个参数时，以下哪种处理方式是正确的？（）A.最后修改的节点生效B.第一个修改的节点生效C.随机选择一个节点的修改生效D.所有修改都被拒绝，保持参数不变4、机器人在执行重复任务时，容易出现疲劳和磨损，影响其性能和寿命。假设一个机器人需要长时间进行同一种装配操作。以下哪种方法能够有效地监测机器人的健康状况，并提前预测可能的故障？（）A.基于振动分析的监测B.基于温度监测的诊断C.基于电流监测的评估D.以上方法综合运用5、假设要在ROS中实现机器人的远程监控和控制，以下哪种网络技术和协议的组合是较为合适的？（）A.Wi-Fi与TCP/IPB.蓝牙与UDPC.Zigbee与HTTPD.4G与FTP请分析每个选项在远程监控和控制中的性能、稳定性和适用范围6、当使用ROS控制一个轮式机器人在不平坦的地面上稳定行驶时，需要考虑机器人的悬挂系统和动态平衡控制。以下哪种控制算法和传感器融合技术可能会被用于解决这个问题？（）A.基于模型预测控制和多传感器融合B.反馈线性化控制和惯性导航C.自适应鲁棒控制和视觉里程计D.以上都有可能7、当使用ROS开发一个水下探测机器人时，需要考虑水压对机器人结构和电子设备的影响，以及水下通信的限制。以下哪种设计和技术可能有助于解决这些问题？（）A.抗压外壳设计和水声通信编码B.密封舱设计和水下定位系统C.低功耗电子设备和光学通信D.以上都有可能8、机器人操作系统中的资源管理至关重要，特别是在处理多个并发任务和有限的计算资源时。假设一个机器人同时执行视觉识别、路径规划和运动控制任务。以下哪种资源调度策略能够确保关键任务及时获得所需资源，同时提高系统的整体效率？（）A.先来先服务（FCFS）B.优先级调度C.时间片轮转D.最短作业优先9、在ROS环境下，为了提高机器人系统的实时性能和响应速度，需要对软件进行优化和硬件进行选型。以下哪种方法和硬件配置可能会有助于实现这个目标？（）A.多核处理器和实时操作系统B.高速通信总线和专用运动控制卡C.优化算法和内存管理D.以上都有可能10、当在ROS中开发一个具有机械臂的机器人时，需要对机械臂的逆运动学求解进行优化，以提高控制精度和速度。以下哪种方法能够更有效地解决逆运动学问题？（）A.数值求解方法，如迭代法B.解析求解方法，基于数学模型C.随机猜测关节角度D.不进行逆运动学求解，直接控制关节11、ROS中的机器人仿真在开发和测试中起着重要作用。假设要对一个新设计的机器人进行性能评估和算法验证，需要在仿真环境中模拟其与真实世界的交互。以下哪种ROS支持的仿真工具和环境最能逼真地模拟机器人的行为和环境反馈？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行开发简单的仿真程序12、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间进行通信的一种常见方式是发布/订阅机制。假设一个机器人系统中有一个节点负责发布传感器数据，另一个节点负责接收并处理这些数据。当发布节点发送数据的频率过高，可能会导致接收节点处理不过来。以下哪种方法可以有效地解决这个问题？（）A.增加接收节点的计算资源B.降低发布节点发送数据的频率C.在发布节点和接收节点之间添加缓存机制D.重新设计节点的通信协议13、在一个使用ROS的水下机器人项目中，如果水的阻力模型不准确，会对机器人的运动控制产生什么影响？（）A.运动轨迹偏差，能耗增加B.运动更高效C.阻力自动补偿D.对运动没有影响14、当使用ROS控制一个具有多个自由度的机器人关节时，需要进行复杂的运动学和动力学解算。以下哪种方法和工具可能会被用于关节控制？（）A.正逆运动学求解器和动力学库B.智能优化算法和模型预测控制C.自适应控制和反馈线性化D.以上都有可能15、ROS中的机器人操作系统更新和版本管理是重要的维护工作。以下哪种方式能够确保更新过程的顺利和稳定？（）A.自动在线更新B.手动下载安装C.忽略更新，使用旧版本D.定期备份后更新请分析每个选项在操作系统更新中的风险和优势二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释ROS中的系统部署和发布流程。2、（本题5分）ROS中的智能导航模块优化。3、（本题5分）ROS中的运动平滑性评估指标。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）假设开发一个ROS驱动的极地科学考察机器人，需要在极端寒冷和恶劣的环境中工作。全面分析ROS在低温保护、能源供应、冰层探测以及远程监控方面的关键问题和解决方法。2、（本题5分）对于一个使用ROS的城市排水管道检测机器人项目，负责检查管道内部状况。仔细分析ROS在管道狭窄空间穿越、故障检测精度、有害气体防护以及数据实时传输方面的挑战和应对措施。3、（本题5分）机器人操作系统在空间探索中的应用具有重要意义。请综合分析在行星探测、空间站维护等任务中，操作系统如何适应太空环境的极端条件，实现远程操控、自主导航和能源管理，以及面临的太空辐射、通信延迟等技术难题和解决思路。4、（本题5分）在一个造纸厂，ROS驱动的机器人进行纸张搬运和质量抽检。仔细分析ROS在纸张柔软材质处理、质量标准判断、搬运效率提升以及潮湿环境适应方面的挑战和应对策略。5、（本题5分）对于一个使用ROS的地铁隧道维护机器人系统，负责检查隧道壁的状况和进行简单修复。全面分析ROS在隧道狭小空间操作、轨道行驶安全、数据采集准确性以及与地铁运营系统的协调