上海工商职业技术学院《机器人操作系统及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器人操作系统及应用》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20个小题，每小题2分，共40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、在开发基于ROS的机器人视觉应用时，需要从摄像头获取图像数据并进行处理，以实现目标检测和跟踪等功能。对于图像数据的传输和处理，以下哪种方式在ROS中是最有效的？同时要考虑数据的实时性、带宽占用和处理效率。A.直接在节点中处理原始图像数据B.将图像数据压缩后传输和处理C.使用ROS的图像消息（ImageMessage）机制D.把图像数据存储到本地文件再进行处理2、在ROS中开发机器人的远程控制功能时，如果网络延迟不稳定，以下哪种策略可以提高控制的可靠性？（）A.增加本地缓存和预测机制B.降低控制指令的发送频率C.完全依赖远程控制，不进行本地处理D.忽略网络延迟，照常发送指令3、在使用ROS进行机器人软件开发时，需要进行版本控制。假设一个团队在开发一个复杂的机器人项目，以下哪种版本控制系统在ROS开发中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial4、在使用ROS开发机器人的避障功能时，如果避障算法过于敏感，可能会出现什么现象？（）A.机器人频繁改变运动方向，行动迟缓B.机器人能够快速穿越障碍物C.机器人停止运动D.避障效果更好5、在ROS中，进行机器人的轨迹规划时，需要考虑机器人的动力学约束。假设机器人的关节具有速度和加速度限制，以下哪种轨迹规划方法能够满足这些约束？（）A.三次样条曲线规划，能够保证连续性但不一定满足动力学约束B.基于模型预测控制（MPC）的规划方法，能够考虑动力学约束C.直线插补规划，简单但无法满足复杂的约束条件D.以上方法都不能满足动力学约束，需要特殊设计6、ROS中的Gazebo可以模拟机器人与环境的物理交互。当需要模拟复杂的物理材质和力学特性时，以下哪种方法可以提高模拟的真实性？（）A.使用更精确的物理模型B.调整物理参数和摩擦系数C.引入第三方物理引擎D.以上方法都可以7、在机器人的控制系统中，反馈环节对于系统的稳定性和性能起着关键作用。假设一个机器人系统存在外部干扰和模型不确定性。以下哪种反馈方式能够更好地应对这些情况，提高系统的鲁棒性？（）A.位置反馈B.速度反馈C.加速度反馈D.力反馈8、在基于ROS的机器人视觉识别任务中，需要对大量的图像数据进行训练和模型优化。假设要提高模型的训练效率和准确性，以下哪种方法是可行的？（）A.使用小规模的数据集进行训练B.采用简单的模型结构C.利用深度学习框架，并进行数据增强和超参数调整D.不进行任何优化，使用默认设置9、ROS支持在不同的操作系统上运行。假设要在一个资源受限的嵌入式系统上部署ROS应用，需要考虑系统的内存、计算能力和实时性要求。以下哪种操作系统和ROS版本的选择最适合这种嵌入式场景？（）A.Linux内核的实时操作系统，精简版的ROSB.Windows操作系统，完整版的ROSC.Android操作系统，定制化的ROSD.不考虑操作系统和ROS版本，强行部署10、当使用ROS开发多机器人协作系统时，以下哪种通信模式能够实现高效的任务分配和协调？（）A.广播模式B.组播模式C.发布/订阅模式D.请求/响应模式。假设多个机器人需要根据环境变化动态地分配任务，快速共享信息和协同工作，上述哪种通信模式能够提供更灵活和实时的协作支持，并分析其在多机器人系统中的应用优势11、ROS中的控制模块负责根据规划的路径生成机器人的控制指令。假设一个轮式移动机器人需要沿着给定的路径行驶，以下关于控制算法的描述，哪一项是不准确的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于简单的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系统模型已知的情况下实现最优控制C.模糊控制可以处理系统的不确定性和非线性，但控制规则的设计较为复杂D.控制算法的选择只取决于机器人的类型，与任务需求和环境条件无关12、假设要在ROS中实现一个能够自主探索未知环境的机器人，以下哪种地图构建和更新方法能够更好地适应环境的变化？（）A.增量式地图构建B.全局地图重建C.固定地图，不更新D.随机地图生成请分别解释每个选项在自主探索未知环境中的可行性和适应性13、当在ROS中进行机器人的路径规划时，如果环境动态变化频繁，以下哪种策略较为合适？（）A.实时重新规划路径B.按照原规划路径继续前进C.暂停运动，等待环境稳定D.随机选择新的路径14、在基于ROS的机器人系统中，需要对机器人的感知数据进行滤波和降噪处理，以提高数据的质量和可靠性。假设传感器数据存在大量噪声，以下哪种滤波方法是常用且有效的？（）A.均值滤波B.中值滤波C.高斯滤波D.不进行滤波处理15、假设在一个ROS控制的机器人协作场景中，多个机器人需要共同完成一个复杂的任务。为了实现高效的协作和任务分配，以下哪种方法能够更好地协调机器人之间的工作？（）A.每个机器人独立决策，随机协作B.由一个中央控制器统一指挥和分配任务C.基于分布式的协商机制，自主协作D.不进行协作，各自完成独立任务16、ROS中的消息队列（MessageQueue）用于存储待发送的消息。如果消息队列溢出，会发生什么？（）A.新的消息被丢弃B.系统自动扩展队列容量C.消息发送速度加快D.对通信没有影响17、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人里程计信息的消息类型？（）（）A.nav_msgs/OdometryB.sensor_msgs/ImuC.std_msgs/Float32D.以上都不是18、在ROS中，机器人的软件架构设计需要考虑可扩展性和灵活性。假设一个机器人系统需要不断添加新的功能和模块。以下关于ROS软件架构的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用分层架构，将不同功能划分到不同的层次B.微服务架构在ROS中不适用，因为会增加系统的复杂性C.软件架构应该便于新模块的集成和现有模块的修改D.可以使用插件机制来实现功能的动态扩展和替换19、ROS中的Gazebo仿真环境可以模拟机器人的物理特性和环境交互。假设要在Gazebo中模拟一个带有弹性关节和摩擦的机械臂，以下关于仿真设置的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以在Gazebo中定义机械臂的模型、材料属性和关节参数B.通过添加传感器插件，可以模拟传感器的输出，如力传感器和位置传感器C.Gazebo中的仿真结果完全准确，无需与实际实验进行对比和验证D.可以在Gazebo中设置不同的物理引擎和仿真参数，以满足不同的需求20、ROS支持多种机器人编程语言的接口。假设需要在一个项目中同时使用C++和Python编写节点，以下关于语言接口的描述，正确的是？（）A.C++和Python节点之间不能直接通信，需要通过中间件转换B.可以在C++节点中调用Python函数，反之亦然C.不同语言编写的节点在性能上会有很大的差异D.混合使用多种语言会导致代码可读性和可维护性下降二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）ROS中的人机协作安全策略。2、（本题5分）解释ROS中的系统集成测试方法。3、（本题5分）解释ROS中的农产品加工质量检测机器人中的缺陷识别算法。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于ROS的造纸厂纸张搬运机器人的防潮搬运系统。2、（本题5分）利用ROS开发一个建筑施工机器人的砌墙系统。3、（本题5分）利用ROS为考古机器人开发一个文物探测和小心挖掘系统。4、（本题5分）利用ROS开发一个制糖厂甘蔗搬运机器人的防压损搬运系统。5、（本题5分）开发一个使用ROS的松茸养殖场松茸保护与采摘机器人的生态保护与采摘系统。四、分析题（本大题