武汉工贸职业学院《机器视觉系统设计与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器视觉系统设计与应用》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，为了实现机器人的智能决策和规划，常常使用机器学习算法。假设要让机器人根据环境信息自主选择最优的行动策略，以下关于机器学习在ROS中的应用，哪一项是不准确的？（）A.可以使用强化学习算法训练机器人的策略网络，使其能够根据奖励信号做出决策B.监督学习可以用于对传感器数据进行分类和预测，为决策提供依据C.无监督学习可以用于发现数据中的模式和结构，但在机器人决策中应用较少D.机器学习算法可以直接在ROS节点中运行，无需进行任何适配和优化2、假设要在ROS中实现一个具有高精度定位要求的机器人，以下哪种传感器融合方案可能是最优的？（）A.激光雷达与惯性测量单元融合B.视觉传感器与GPS融合C.超声波传感器与里程计融合D.单独使用一种高精度传感器请分别阐述每个传感器融合方案在提高定位精度方面的优势和挑战3、ROS支持多种编程语言来开发节点。假设在一个项目中，同时使用了C++和Python编写节点，以下关于跨语言通信和集成的描述，哪一项是不正确的？（）A.ROS提供了统一的接口和机制，使得不同语言编写的节点可以无障碍通信B.在跨语言通信中，数据类型的转换由ROS自动处理，无需开发者关心C.C++和Python节点可以共享相同的话题和服务，协同工作D.由于语言特性的差异，跨语言开发可能会导致性能下降和兼容性问题4、ROS中的导航栈（NavigationStack）通常包括以下哪些部分？（）（）A.全局规划器B.局部规划器C.控制器D.以上都是5、ROS（RobotOperatingSystem）中的节点（Node）之间通过（）进行通信。A.消息队列B.共享内存C.网络套接字D.以上都是6、对于ROS中的机器人定位系统，以下哪种技术常用于融合多种传感器信息来提高定位精度？（）A.扩展卡尔曼滤波B.无迹卡尔曼滤波C.粒子滤波D.蒙特卡罗定位。假设机器人同时使用激光雷达、惯性测量单元和全球定位系统等多种传感器进行定位，需要一种有效的融合算法来综合利用这些传感器的优势，上述哪种技术在多传感器融合定位中更为可靠和精确，并阐述其原理和在ROS中的应用7、在ROS系统中，对于机器人的动态建模和仿真，以下哪种工具或软件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE请分别介绍每个选项的特点和在机器人动态建模与仿真中的应用广泛性8、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是重要的组成部分。假设一个机器人系统中有多个功能模块，如传感器数据采集、运动控制、路径规划等，每个模块作为一个独立的节点运行。当一个节点需要向另一个节点发送消息时，通常使用以下哪种通信机制？（）A.话题（Topic）通信，发布者发布消息，订阅者接收消息B.服务（Service）通信，客户端发送请求，服务器响应请求C.参数服务器（ParameterServer），用于存储和共享全局参数D.动作（Action）通信，支持长时间的任务执行和反馈9、在机器人操作系统中，用于启动机器人传感器驱动程序的工具是？（）（）A.roslaunchsensor_driver.launchB.rosrunsensor_driverC.sensor_startD.以上都不是10、在ROS框架下，对于机器人的视觉感知处理，以下哪种工具或库常被用于图像识别和目标检测？（）A.OpenCVB.TensorFlowC.PyTorchD.Caffe。假设需要让机器人实时识别和跟踪特定的物体，图像数据量大且复杂，对实时性和准确性要求较高，上述哪个选项能够提供更强大和高效的视觉处理能力，并解释其在ROS中的集成和应用方式11、在一个基于ROS的机器人团队协作项目中，需要实现不同类型机器人之间的任务分配和协调。以下哪种策略和机制可能会被用于团队协作？（）A.基于任务优先级的分配B.基于能力和资源的分配C.基于市场机制的资源交易D.以上都有可能12、在ROS中，进行机器人的自主探索和地图更新时，假设机器人进入了一个未知区域。以下关于探索策略和地图更新方法的选择，正确的是：（）A.随机探索策略，同时逐步更新地图B.基于边界的探索策略，优先探索未探索区域的边界C.按照预设的路径进行探索，不进行实时地图更新D.以上探索策略和地图更新方法都不可行13、在ROS中，进行机器人的可视化是非常重要的。假设需要实时显示机器人的运动轨迹、传感器数据和模型等信息。以下关于ROS可视化工具的描述，哪一项是不正确的？（）A.RViz（RobotVisualization）是一个常用的ROS可视化工具，可以显示多种类型的数据B.Gazebo是一个用于机器人仿真的工具，可以与ROS集成进行可视化和物理模拟C.在可视化过程中，可以通过插件扩展RViz和Gazebo的功能D.一旦在RViz或Gazebo中设置了可视化布局，就不能再进行更改和调整14、在ROS系统中，对于机器人的能耗优化，以下哪种方法可能在不降低性能的前提下实现最大的节能效果？（）A.动态电压频率调整B.关闭部分传感器C.降低运动复杂度D.以上方法结合使用请详细说明每个选项在能耗优化中的作用和可能存在的限制15、ROS中的Gazebo可以模拟不同的环境条件。当需要模拟恶劣天气对机器人的影响时，以下哪个因素需要重点考虑？（）A.能见度B.地面摩擦力C.温度D.以上因素都需要二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释ROS中的畜牧养殖疾病诊断机器人中的诊断算法选择。2、（本题5分）解释ROS中的电力架线故障排除机器人中的故障排除流程。3、（本题5分）解释如何在ROS中实现机器人的轨迹规划。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）随着人工智能技术的发展，机器人操作系统在智能机器人中的融合越来越深入。请全面综合分析人工智能算法如何在机器人操作系统中实现感知、学习、规划和控制等功能，探讨这种融合在提升机器人自主性和适应性方面的潜力，以及在技术实现和性能优化上的挑战。2、（本题5分）随着机器人在金融服务领域的应用，如自助银行服务、现金处理等，机器人操作系统需要具备高度的安全性和准确性。请详细综合分析其在身份识别、货币处理、风险防范等方面的技术措施，探讨金融服务机器人在提升服务效率和客户体验方面的潜力，以及在金融监管和合规方面的要求。3、（本题5分）对于具有复杂机械传动系统的机器人，ROS在传动误差补偿和运动平滑控制方面具有重要意义。请深入综合分析ROS中的相关技术和实现方法，以及如何提高机器人的运动品质。4、（本题5分）在机器人的垃圾分拣应用中，ROS怎样准确识别垃圾种类和实现快速分拣动作。请详细综合分析ROS中的视觉识别技术、机械臂控制和分拣策略。5、（本题5分）对于用于风电场叶片巡检的机器人，研究操作系统在高空作业管理、叶片表面检测、缺陷评估和能源自主供应方面的关键功能。分析操作系统如何应对风电场复杂的