新星職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機器視覺與模式識別》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁新星職業(yè)技術(shù)學(xué)院《機器視覺與模式識別》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、ROS中的控制模塊負責(zé)根據(jù)規(guī)劃的路徑生成機器人的控制指令。假設(shè)一個輪式移動機器人需要沿著給定的路徑行駛，以下關(guān)于控制算法的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器常用于簡單的速度和位置控制B.LQR（LinearQuadraticRegulator）控制器可以在系統(tǒng)模型已知的情況下實現(xiàn)最優(yōu)控制C.模糊控制可以處理系統(tǒng)的不確定性和非線性，但控制規(guī)則的設(shè)計較為復(fù)雜D.控制算法的選擇只取決于機器人的類型，與任務(wù)需求和環(huán)境條件無關(guān)2、在ROS中，要實現(xiàn)機器人的遠程控制和監(jiān)控，以下哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常被采用？（）A.TCPB.UDPC.HTTPD.MQTT。假設(shè)需要通過互聯(lián)網(wǎng)對機器人進行遠程操作，數(shù)據(jù)傳輸需要保證可靠性和實時性，同時考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，上述哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議更適合，并說明其在ROS遠程控制中的配置和使用方法3、ROS中的動態(tài)重新配置（DynamicReconfigure）功能允許在運行時修改節(jié)點的參數(shù)。假設(shè)一個機器人的運動速度參數(shù)需要根據(jù)環(huán)境實時調(diào)整，以下關(guān)于動態(tài)重新配置的描述，正確的是？（）A.動態(tài)重新配置只能在節(jié)點啟動前進行設(shè)置，運行時無法修改B.可以通過圖形界面或命令行工具進行參數(shù)的動態(tài)修改C.動態(tài)重新配置會導(dǎo)致節(jié)點重新初始化，影響系統(tǒng)性能D.不是所有的參數(shù)都支持動態(tài)重新配置，需要在代碼中特別指定4、在ROS中，要對機器人的控制算法進行優(yōu)化和調(diào)試，以下哪種工具或技術(shù)能夠提供有效的性能分析和調(diào)試支持？（）A.GDBB.ProfilerC.ROSLoggingD.ROSBag。假設(shè)需要找出控制算法中的性能瓶頸和潛在問題，對算法的執(zhí)行時間、內(nèi)存使用等進行詳細分析，上述哪個選項能夠提供更全面和深入的調(diào)試信息，并解釋如何利用它來優(yōu)化控制算法5、ROS中的話題（Topic）通信是一種常見的數(shù)據(jù)傳輸方式。在一個復(fù)雜的機器人系統(tǒng)中，多個節(jié)點可能會同時訂閱同一個話題。當(dāng)發(fā)布者發(fā)布的數(shù)據(jù)量較大時，以下哪種情況可能會發(fā)生？（）A.訂閱者能夠快速接收和處理所有數(shù)據(jù)，不會有任何問題B.由于網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，部分數(shù)據(jù)可能會丟失C.系統(tǒng)會自動降低發(fā)布者的數(shù)據(jù)發(fā)送速度，以適應(yīng)訂閱者的處理能力D.訂閱者會按照優(yōu)先級順序接收和處理數(shù)據(jù)6、在開發(fā)基于ROS的機器人視覺應(yīng)用時，需要從攝像頭獲取圖像數(shù)據(jù)并進行處理，以實現(xiàn)目標(biāo)檢測和跟蹤等功能。對于圖像數(shù)據(jù)的傳輸和處理，以下哪種方式在ROS中是最有效的？同時要考慮數(shù)據(jù)的實時性、帶寬占用和處理效率。A.直接在節(jié)點中處理原始圖像數(shù)據(jù)B.將圖像數(shù)據(jù)壓縮后傳輸和處理C.使用ROS的圖像消息（ImageMessage）機制D.把圖像數(shù)據(jù)存儲到本地文件再進行處理7、機器人的運動精度受到多種因素的影響，如機械結(jié)構(gòu)誤差、控制算法誤差等。假設(shè)一個高精度機器人需要達到微米級的運動精度。以下哪種方法能夠有效地減小這些誤差，提高運動精度？（）A.精密機械加工B.先進的控制算法補償C.實時誤差測量與修正D.以上方法綜合運用8、在機器人操作系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)機器人自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)是？（）（）A.路徑規(guī)劃B.地圖構(gòu)建C.定位D.以上都是9、在ROS中，進行機器人的定位和建圖時，需要處理傳感器的噪聲和誤差。假設(shè)一個機器人使用輪式里程計和激光雷達進行定位和建圖。以下關(guān)于ROS定位建圖的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用粒子濾波等算法來處理里程計的累積誤差B.激光雷達的數(shù)據(jù)可以用于糾正里程計的偏差C.定位和建圖的結(jié)果不受傳感器噪聲和誤差的影響D.可以通過回環(huán)檢測來消除建圖過程中的累積誤差10、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人操作臂控制信息的消息類型？（）（）A.moveit_msgs/MoveGroupActionB.geometry_msgs/PoseC.std_msgs/StringD.以上都不是11、在使用ROS開發(fā)一個具有多個傳感器的移動機器人時，需要進行傳感器融合和校準(zhǔn)。假設(shè)傳感器的測量值存在偏差和噪聲，以下關(guān)于校準(zhǔn)和融合的策略，正確的是：（）A.先進行傳感器校準(zhǔn)，然后再進行數(shù)據(jù)融合B.同時進行校準(zhǔn)和融合，以提高效率C.只進行數(shù)據(jù)融合，忽略傳感器的偏差和噪聲D.不需要校準(zhǔn)，直接使用原始傳感器數(shù)據(jù)進行融合12、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人目標(biāo)位置信息的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_goalB./goal/robotC./target/robotD.以上都不是13、ROS中的感知模塊負責(zé)處理機器人獲取的各種傳感器數(shù)據(jù)，如激光雷達、攝像頭、IMU等。假設(shè)一個機器人使用激光雷達進行環(huán)境感知，以下關(guān)于激光雷達數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用點云庫（PCL）對激光雷達的點云數(shù)據(jù)進行濾波、分割等操作B.通過特征提取，可以從點云數(shù)據(jù)中識別出物體的形狀和輪廓C.激光雷達數(shù)據(jù)只能用于檢測靜態(tài)障礙物，無法檢測動態(tài)障礙物D.可以將激光雷達數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)進行融合，提高環(huán)境感知的準(zhǔn)確性14、在使用ROS進行機器人軟件開發(fā)時，需要進行版本控制。假設(shè)一個團隊在開發(fā)一個復(fù)雜的機器人項目，以下哪種版本控制系統(tǒng)在ROS開發(fā)中常用？（）A.GitB.SVNC.CVSD.Mercurial15、假設(shè)要在ROS中實現(xiàn)機器人的遠程監(jiān)控和控制，以下哪種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和協(xié)議的組合是較為合適的？（）A.Wi-Fi與TCP/IPB.藍牙與UDPC.Zigbee與HTTPD.4G與FTP請分析每個選項在遠程監(jiān)控和控制中的性能、穩(wěn)定性和適用范圍16、在ROS系統(tǒng)中，要實現(xiàn)機器人的自主導(dǎo)航功能，需要融合多種技術(shù)，如定位、建圖和路徑規(guī)劃。假設(shè)機器人處于一個未知的環(huán)境中，需要逐步建立環(huán)境地圖并實現(xiàn)自主導(dǎo)航。以下哪種方法和技術(shù)的組合最適合這種場景？（）A.基于激光雷達的SLAM算法和全局路徑規(guī)劃B.僅依靠視覺的SLAM算法和局部路徑規(guī)劃C.不進行建圖，使用預(yù)設(shè)的地圖進行導(dǎo)航D.隨機探索環(huán)境，不進行規(guī)劃17、在ROS中，進行機器人的任務(wù)規(guī)劃時，需要將高層的任務(wù)目標(biāo)分解為具體的動作序列。假設(shè)一個機器人需要完成一個物品搬運的任務(wù)。以下關(guān)于ROS任務(wù)規(guī)劃的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用基于狀態(tài)機的方法來進行任務(wù)規(guī)劃B.任務(wù)規(guī)劃需要考慮環(huán)境的不確定性和變化C.一旦任務(wù)規(guī)劃完成，就不能在執(zhí)行過程中進行修改和調(diào)整D.可以使用人工智能算法，如強化學(xué)習(xí)，來優(yōu)化任務(wù)規(guī)劃策略18、ROS（RobotOperatingSystem）中的節(jié)點（Node）之間通過（）進行通信。A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.網(wǎng)絡(luò)套接字D.以上都是19、以下哪個是機器人操作系統(tǒng)中用于處理機器人語音識別信息的消息類型？（）（）A.audio_msgs/AudioB.speech_msgs/RecognitionC.std_msgs/StringD.以上都不是20、在ROS中，配置文件（ConfigurationFile）起著重要的作用。假設(shè)一個機器人項目需要設(shè)置各種參數(shù)，如傳感器的采樣頻率、控制器的增益等。以下關(guān)于ROS配置文件的描述，哪一項是錯誤的？（）A.配置文件通常使用YAML格式進行編寫，易于閱讀和理解B.可以在運行時動態(tài)加載和修改配置文件，無需重新啟動系統(tǒng)C.配置文件中的參數(shù)可以被多個節(jié)點共享和使用D.配置文件只能存儲簡單的數(shù)值型參數(shù)，不能存儲復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機器人的遠程操作？2、（本題5分）如何在ROS中實現(xiàn)機器人的高效任務(wù)切換？3、（本題5分）ROS中的動態(tài)障礙物處理方法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個鴕鳥養(yǎng)殖場鴕鳥蛋搬運機器人的防破損搬運系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個使用ROS的葛仙米養(yǎng)殖場葛仙米采摘與存儲機器人的輕柔采摘與保鮮存儲系統(tǒng)。3、（本題5分）基于ROS設(shè)計一個機器人的協(xié)作控制模塊，實現(xiàn)多個機器人的協(xié)同工作。4、（本題5分）利用ROS為巡檢機器人設(shè)計一個設(shè)備故障檢測和報告系統(tǒng)。5、（本題5分）利用ROS開發(fā)一個機器人的自主避障和