贵州电子商务职业技术学院《机器视觉及传感系统》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页贵州电子商务职业技术学院

《机器视觉及传感系统》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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、在使用ROS开发机器人应用时，需要对机器人的运动进行控制。假设要实现机器人沿着一条特定的路径移动，需要精确控制其速度和位置。以下哪种ROS功能包或工具最适合用于此任务？（）A.MoveIt!B.GazeboC.RVizD.TF2、在一个基于ROS的机器人舞蹈表演项目中，如果音乐与机器人动作的同步机制出现问题，会导致什么结果？（）A.表演效果不佳，动作与音乐不协调B.表演更精彩C.系统自动调整同步D.对表演没有影响3、当在ROS中集成新的硬件设备时，如果设备驱动程序不完善，会出现什么问题？（）A.设备无法正常工作或工作不稳定B.系统自动修复驱动程序C.设备性能提升D.对其他设备没有影响4、假设在一个ROS驱动的农业机器人项目中，需要对不同农作物进行识别和分类。如果特征提取不准确，会对分类结果产生什么影响？（）A.分类错误率增加B.分类速度加快C.分类结果更准确D.系统自动重新提取特征5、ROS中的RViz可以显示机器人的模型和数据。当需要显示机器人在复杂环境中的运动轨迹时，以下哪种方式可以更清晰地展示？（）A.使用不同颜色和线条样式区分不同时间段的轨迹B.对轨迹进行平滑处理C.结合地图背景显示轨迹D.以上方法都可以6、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7、在机器人操作系统（ROS）中，节点之间的通信是通过话题（Topic）、服务（Service）和动作（Action）等方式实现的。假设一个机器人需要实时获取传感器数据并进行处理，以下关于通信方式选择的描述，正确的是：（）A.由于需要实时性，应选择服务进行通信，以确保数据的及时传递B.话题通信更适合这种场景，因为它能够支持一对多的发布/订阅模式C.动作通信最适合，因为它可以提供反馈和中间结果D.以上三种通信方式效果相同，可以任意选择8、在ROS中，要对机器人的控制算法进行优化和调试，以下哪种工具或技术能够提供有效的性能分析和调试支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假设需要找出控制算法中的性能瓶颈和潜在问题，对算法的执行时间、内存使用等进行详细分析，上述哪个选项能够提供更全面和深入的调试信息，并解释如何利用它来优化控制算法9、当在ROS中开发一个需要长时间稳定运行的机器人应用时，以下哪种错误处理和恢复机制是必不可少的？（）A.简单的错误日志记录B.自动重启机制C.智能错误诊断和恢复策略D.忽略错误，继续运行请说明每个选项在保证机器人应用稳定性方面的作用和可能存在的问题10、ROS中的机器人操作系统性能评估需要综合考虑多个指标。以下哪个指标对于衡量系统的实时响应能力是最关键的？（）A.任务完成时间B.系统吞吐量C.响应延迟D.资源利用率11、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12、在机器人操作系统中，用于启动机器人控制器的命令通常是？（）（）A.roslaunchcontroller_managercontroller_manager.launchB.rosruncontroller_managercontroller_managerC.controller_startD.以上都不是13、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14、在基于ROS的机器人视觉SLAM（同时定位与地图构建）系统中，以下哪种特征提取算法常用于提高地图的准确性和鲁棒性？（）A.SIFT（Scale-InvariantFeatureTransform）B.SURF（SpeededUpRobustFeatures）C.ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）D.以上算法都可能适用15、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人传感器融合信息的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/PointCloud2B.sensor_msgs/ImuC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是16、假设要在ROS中开发一个能够自主探索未知环境的机器人，需要结合多种传感器信息和决策算法。以下哪种方法和算法可能会被用于自主探索？（）A.基于概率地图的探索算法B.基于强化学习的决策算法C.基于启发式搜索的路径规划D.以上都有可能17、在ROS中，机器人的控制系统设计需要考虑稳定性和性能等因素。假设一个机械臂的控制系统需要实现高精度的位置控制。以下关于ROS控制系统设计的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用反馈控制算法，如PID控制，来实现位置控制B.控制系统的性能可以通过调整控制器的参数来优化C.控制系统的稳定性可以通过分析系统的传递函数来评估D.控制系统的设计不需要考虑机械臂的机械结构和负载特性18、机器人操作系统中的任务分配是一个复杂的问题，特别是在多机器人系统中。假设一个由多个不同类型机器人组成的团队，需要完成一系列相互关联的任务。以下哪种任务分配算法能够考虑机器人的能力差异和任务的优先级，实现最优的分配方案？（）A.合同网协议B.匈牙利算法C.蚁群优化算法D.粒子群优化算法19、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20、在ROS中，机器人的运动控制是一个关键的部分。假设一个机械臂需要执行精确的抓取操作，需要对其关节进行运动控制。以下关于ROS运动控制的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用PID控制器来实现关节的位置控制B.运动控制指令可以通过话题或服务的方式发送给执行器C.机械臂的运动学和动力学模型在运动控制中不是必需的D.可以使用逆运动学求解来计算机械臂达到目标位置所需的关节角度21、ROS中的动作目标（ActionGoal）通常包含以下哪些信息？（）（）A.目标状态B.执行时间C.两者皆有D.以上都不是22、ROS中的仿真环境可以用于机器人的开发和测试。如果仿真环境与实际物理环境差异较大，会对实际应用产生什么影响？（）A.实际应用中机器人性能可能不如预期B.实际应用中机器人性能更好C.对实际应用没有影响D.实际应用更易于调试23、在机器人的学习能力方面，强化学习是一种常用的方法。假设一个机器人需要通过不断尝试和反馈来学习最优的行为策略。以下哪种强化学习算法在处理连续动作空间和高维状态空间时表现较好？（）A.Q-learningB.SARSAC.DeepQNetwork（DQN）D.ProximalPolicyOptimization（PPO）24、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人姿态信息的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/ImuB.geometry_msgs/PoseC.nav_msgs/OdometryD.以上都不是25、在ROS控制的机器人康复训练系统中，如果训练模式设置不合理，会对患者的康复效果产生怎样的影响？（）A.康复效果不佳或产生副作用B.加速康复进程C.系统自动调整训练模式D.对康复没有影响26、ROS支持机器人的远程控制和监控。假设需要在远程位置对机器人进行实时操作和状态查看。以下哪种远程控制和监控的实现方式在安全性和稳定性方面最为可靠？（）A.通过VPN建立安全连接B.使用公共网络直接连接C.依赖第三方的远程控制平台D.不进行远程控制和监控27、对于ROS中的机器人软件架构设计，以下哪种设计模式常用于提高代码的可维护性和可扩展性？（）A.分层架构B.微服务架构C.插件架构D.事件驱动架构。假设机器人的功能不断增加和更新，需要一种灵活的架构来方便地添加新的模块和功能，同时不影响现有系统的稳定性，上述哪种设计模式能够更好地满足这一需求，并阐述其在ROS中的应用和优点28、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29、在机器人的路径规划中，需要考虑动态障碍物的运动。假设一个机器人在移动过程中，周围有其他移动的物体。以下哪种路径规划算法能够实时更新路径，以避开动态障碍物？（）A.动态窗口算法B.快速扩展随机树算法C.实时A*算法D.以上算法均可30、在机器人的能源管理中，需要优化能源消耗以延长工作时间。假设一个移动机器人在执行任务时，不同的运动模式和速度对能源消耗有显著影响。以下哪种能源管理策略能够根据任务需求和环境条件动态调整机器人的行为，以降低能源消耗？（）A.基于模型的预测控制B.基于规则的节能策略C.自适应能源优化算法D.实时监测与反馈控制二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）当机器人应用于沙漠治理和生态修复时，分析机器人操作系统如何实现对沙漠地区的土壤监测、植被种植和水资源管理，以及如何适应沙漠环境的恶劣条件和生态脆弱性，促进沙漠生态系统的恢复和可持续发展。2、（本题5分）在核废料处理场所，机器人需要在高辐射环境下工作。深入研究机器人操作系统在辐射防护、远程控制、传感器数据处理和故障容错方面的重要技术，分析操作系统如何保障机器人在极端危险环境下的可靠运行，并探讨未来可能的技术发展方向。3、（本题5分）假设开发一个ROS驱动的极地救援机器人，需要在极寒和复杂地形条件下执行任务。全面分析ROS在低温启动、雪地行走、救援工具操作以及与救援指挥中心的通信方面的关键问题和解决方法。4、（本题5分）在一个核辐射环境监测场景中，ROS驱动的机器人需要采集数据并实时传输。仔细分析ROS在辐射防护、传感器校准、数据可靠传输以及紧急情况应对方面的挑战和应对策略。5、（本题5分）机器人操作系统在教育领域的应用逐渐兴起，如用于编程教育、科学实验等。请深入综合分析其在激发学生兴趣、培养创新能力和实践技能方面的作用，探讨教育机器人操作系统的易用性、安全性和课程融合策略，以及在学校推广应用中可能遇到的资金和师资问题。三、简答题（本大题共5个小