江西中医药高等专科学校《机器视觉技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《机器视觉技术》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、ROS中的任务调度策略对于系统资源的利用效率有很大影响。如果调度策略不合理，可能会导致什么情况？（）A.某些任务长时间等待，资源浪费B.系统性能提升C.任务执行更公平D.资源自动优化分配2、在ROS中，机器人的状态估计是一个关键问题。假设机器人在运动过程中受到外界干扰，以下哪种状态估计算法能够较好地应对这种情况？（）A.扩展卡尔曼滤波（EKF），对非线性系统有一定的处理能力B.无迹卡尔曼滤波（UKF），精度较高但计算量较大C.粒子滤波，适用于高度非线性和非高斯系统D.以上算法都不能有效应对干扰，需要新的算法3、在ROS环境下，为了实现机器人在复杂环境中的地图构建和定位，需要选择合适的SLAM（同时定位与地图构建）算法。考虑到计算资源和精度要求，以下哪种SLAM算法可能更合适？（）A.ORB-SLAMB.CartographerC.GMappingD.以上都有可能4、在开发基于ROS的机器人视觉应用时，需要对图像进行处理和分析。假设要从摄像头获取的图像中识别特定的物体，并计算其位置和姿态。以下哪种计算机视觉技术和ROS工具的组合最能有效地实现这一目标？（）A.使用传统的图像处理算法和OpenCV库B.基于深度学习的目标检测模型和相关的ROS接口C.依赖硬件加速的视觉处理模块D.不使用任何专门的视觉技术，仅通过人工观察图像5、当在ROS中开发一个具有人机交互功能的机器人时，需要选择一种合适的用户界面（UI）框架来实现与用户的通信和控制指令输入。假设要考虑界面的美观性、易用性和与ROS系统的集成性，以下哪个UI框架是较好的选择？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets6、在使用ROS进行机器人路径规划时，需要考虑环境中的动态障碍物。以下哪种方法可以有效地应对动态障碍物？（）A.实时重新规划路径B.预测障碍物的运动轨迹C.结合传感器数据进行局部避障D.以上方法都需要7、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8、ROS中的状态机（StateMachine）常用于描述机器人的行为逻辑。如果状态机设计复杂且混乱，会对系统产生什么影响？（）A.逻辑难以理解，维护困难B.运行效率提高C.资源消耗降低D.功能更强大9、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10、以下哪个是机器人操作系统中用于处理图像数据的消息类型？（）（）A.sensor_msgs/ImageB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/Int32D.以上都不是11、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人操作臂控制信息的消息类型？（）（）A.moveit_msgs/MoveGroupActionB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是12、在一个ROS驱动的无人机系统中，需要考虑风的影响进行飞行控制。以下哪种方法可以有效地估计风的参数？（）A.使用风速传感器直接测量B.通过无人机的运动状态反推风的参数C.结合气象数据和模型预测风的情况D.以上方法可以结合使用13、当在ROS中开发一个需要与其他机器人或设备进行无缝对接的机器人时，以下哪种接口标准和协议的遵循是至关重要的？（）A.USBB.CANC.EthernetD.RS232请详细解释每个接口标准和协议在机器人对接中的应用和重要性14、ROS中的可视化工具（rqt）对于开发和调试非常有用。假设在调试一个机器人的视觉感知模块时，需要实时查看图像数据和处理结果。以下哪种rqt插件最适合用于此目的？（）A.rqt_graphB.rqt_image_viewC.rqt_plotD.rqt_console15、当在ROS中进行机器人路径规划时，以下哪种算法常用于在复杂环境中找到最优路径？（）A.A*算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.蚁群算法。假设机器人需要在充满障碍物的室内环境中快速找到一条从起始点到目标点的最短且无碰撞路径，同时考虑环境的动态变化，上述哪种算法更适合，并阐述其特点和适用场景16、在ROS中，实时性是某些应用场景的关键要求。假设一个工业机器人需要在严格的时间限制内完成特定的操作。以下关于ROS实时性的描述，哪一项是不正确的？（）A.ROS本身可以满足硬实时的要求，无需额外的配置和优化B.可以通过使用实时内核和相关的配置来提高ROS系统的实时性能C.在实时应用中，需要仔细考虑任务的优先级和调度策略D.实时性的实现可能会对系统的资源利用和性能产生一定的影响17、ROS中的可视化工具对于调试和理解机器人系统非常有用。假设在开发一个机器人抓取任务时，需要观察机器人的运动轨迹、抓取姿态和力传感器数据。以下关于可视化工具的选择，哪一项是不准确的？（）A.RViz（RobotVisualization）可以实时显示机器人的模型、传感器数据和规划的路径B.Gazebo可以进行机器人的物理仿真和可视化，包括环境和碰撞检测C.Matplotlib可以用于绘制机器人的运动曲线和数据分析结果D.可视化工具只能用于显示静态数据，无法实时更新和交互18、ROS中的坐标系转换在机器人运动控制中非常重要。如果坐标系转换出现错误，会对机器人的运动产生什么影响？（）A.机器人运动轨迹偏离预期B.运动更精确C.运动速度加快D.对运动没有影响19、在机器人的人机交互中，语音识别是常见的交互方式之一。假设机器人需要在嘈杂的环境中准确理解人类的语音指令。以下哪种语音识别技术在抗噪性能方面表现更优？（）A.基于隐马尔可夫模型（HMM）的语音识别B.基于深度学习的语音识别C.基于动态时间规整（DTW）的语音识别D.基于模板匹配的语音识别20、在基于ROS的机器人项目中，需要对机器人的软件进行测试和验证，以确保其功能的正确性和稳定性。以下哪种测试方法能够全面地覆盖各种可能的输入和场景，提高测试的有效性？（）A.手动随机测试B.基于单元测试的方法C.结合模拟环境进行集成测试D.不进行测试，直接部署21、在ROS开发中，为了确保代码的质量和可维护性，通常会采用一些代码规范和测试方法。假设一个新开发的ROS节点需要进行单元测试，以下哪种测试框架在ROS中常用？（）A.GoogleTestB.JUnitC.PyTestD.ROS自带的测试框架22、在ROS中，为了实现多机器人系统的协作和协调，常常需要进行任务分配和资源管理。假设一个工厂中有多个机器人需要共同完成一项生产任务，以下关于任务分配和资源管理的方法，哪一项是不准确的？（）A.可以使用集中式的任务分配算法，由一个中央控制器统一分配任务B.分布式的任务分配算法可以让机器人根据本地信息和通信协商来自主分配任务C.资源管理可以考虑机器人的能力、负载和任务优先级等因素D.任务分配和资源管理与机器人的通信延迟和带宽无关，只取决于任务的复杂性23、在机器人的协作工作中，需要解决任务分配和资源共享的问题。假设多个机器人共同完成一个大型项目，每个机器人具有不同的能力和资源。以下哪种方法能够有效地协调资源分配，提高工作效率？（）A.基于合同的资源分配B.基于市场机制的资源分配C.基于中央控制的资源分配D.基于分布式协商的资源分配24、在ROS系统中，对于机器人的自主决策能力提升，以下哪种方法能够使机器人在复杂情况下做出更明智的选择？（）A.增加决策规则B.基于案例的推理C.深度学习决策模型D.随机决策请分别阐述每个选项在提升自主决策能力方面的作用和潜在问题25、假设在ROS中开发一个用于救援任务的机器人，需要具备在恶劣环境下的自主导航和通信能力。以下哪种导航算法和通信技术可能会被应用？（）A.惯性导航和卫星通信B.基于地标识别的导航和短波通信C.磁导航和无线Mesh网络D.以上都有可能26、ROS中的机器人感知模块需要处理多种类型的传感器数据融合。假设同时使用了视觉、激光和超声波传感器，为了提高感知的准确性和可靠性，以下哪种数据融合策略最为合适？（）A.基于权重的融合B.基于概率的融合C.基于特征的融合D.不进行数据融合，单独使用传感器数据27、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28、机器人操作系统中的节点可以通过哪种方式进行动态重配置？（）（）A.参数服务器B.动态加载库C.动态重配置服务器（DynamicReconfigureServer）D.以上都不是29、在机器人的力控制中，需要根据与环境的接触力来调整机器人的动作。假设机器人在执行装配任务时，需要精确控制施加在零件上的力。以下哪种力控制方法能够提供高精度的力控制，并且对系统参数变化具有较强的鲁棒性？（）A.直接力控制B.阻抗控制C.力/位混合控制D.自适应力控制30、在使用ROS进行机器人的远程监控和控制时，需要确保数据传输的安全性和保密性。以下哪种加密和认证方法能够有效地保护通信内容不被窃取和篡改？（）A.不进行加密和认证B.使用简单的对称加密算法C.采用公钥基础设施（PKI）进行加密和认证D.依靠网络防火墙进行保护二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）当机器人应用于城市地下管网的检测和维护时，分析机器人操作系统如何在狭窄、复杂的地下环境中进行管道检测、故障定位和修复作业，以及如何与城市基础设施管理系统进行数据共享和协同工作。2、（本题5分）假设开发一个ROS驱动的家用清洁机器人，能够自动清扫房间、避开家具并自主充电。详细分析在ROS框架下，如何实现环境建模、路径规划、电源管理以及与智能家居系统的交互。3、（本题5分）随着机器人在农业领域的应用不断拓展，如精准灌溉和病虫害监测，探讨机器人操作系统如何整合多种传感器数据、实现远程控制和智能决策，以及如何应对农田环境的复杂性和多变性。4、（本题5分）在机器人的智能交通管理系统中，探讨机器人操作系统如何与交通信号系统、车辆传感器和监控设备进行交互，实现交通流量优化、事故预警和应急处理，以及如何适应不同城市的交通特点和需求。5、（本题5分）对于具有触觉感知能力的机器人，分析机器人操作系统如何处理触觉数据、实现力反馈控制和精细操作，以及如何在复杂的操作任务中提高触觉感知的精度和可靠性。三、简答题（