陜西工商職業(yè)學院《機器視覺技術課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《機器視覺技術課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在使用ROS進行機器人開發(fā)時，需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設要讓機器人在一個復雜的環(huán)境中避開障礙物到達目標點，以下哪種運動規(guī)劃算法可能最為適用？（）A.A*算法，能夠快速找到最短路徑，但可能陷入局部最優(yōu)B.人工勢場法，計算簡單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動C.快速隨機樹（RRT）算法，適用于高維空間但路徑可能不夠平滑D.以上算法都不適用，需要開發(fā)新的算法2、在機器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機器人動作指令的主題通常以什么命名？（）（）A./robot_actionB./action/robotC./cmd_action/robotD.以上都不是3、ROS支持多種機器人傳感器的集成。假設有一個配備了激光雷達、攝像頭和慣性測量單元（IMU）的機器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時，以下哪種方法通常被采用？（）A.簡單平均法B.卡爾曼濾波C.冒泡排序D.選擇其中一個傳感器的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，忽略其他傳感器4、在使用ROS開發(fā)機器人應用時，需要對機器人的運動進行規(guī)劃。假設機器人需要在一個復雜的環(huán)境中避開障礙物到達目標位置。以下哪種算法常用于機器人的路徑規(guī)劃？（）A.A*算法B.冒泡排序算法C.快速排序算法D.貪心算法5、ROS中的機器人操作系統(tǒng)資源分配需要考慮任務的優(yōu)先級和資源需求。以下哪種資源分配算法能夠?qū)崿F(xiàn)更公平和高效的資源利用？（）A.先來先服務B.最短作業(yè)優(yōu)先C.最高響應比優(yōu)先D.隨機分配請分別說明每個資源分配算法的原理和在機器人操作系統(tǒng)中的優(yōu)缺點6、假設要在ROS中開發(fā)一個能夠適應不同地形和環(huán)境的移動機器人，需要對機器人的底盤控制進行優(yōu)化。以下哪種控制算法能夠更好地處理地形變化和不確定性，提高機器人的通過性和穩(wěn)定性？（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.開環(huán)控制算法D.不進行控制算法優(yōu)化，使用默認設置7、在ROS中，為了提高機器人系統(tǒng)的可靠性和容錯性，需要采取一些措施。假設一個關鍵的傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要能夠檢測到并采取相應的備份或替代策略。以下關于ROS容錯處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過監(jiān)控節(jié)點的心跳信號來檢測節(jié)點是否正常運行B.當檢測到故障時，可以自動切換到備份的傳感器或執(zhí)行器C.容錯處理只需要在軟件層面實現(xiàn)，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設計來提高系統(tǒng)的容錯能力8、當使用ROS開發(fā)一個水下機器人時，需要考慮水的阻力、壓力和通信限制等特殊因素。以下哪種技術和設計方法可能會被用于應對這些挑戰(zhàn)？（）A.防水密封設計和水聲通信B.流體動力學建模和推進器控制C.抗壓結構設計和傳感器校準D.以上都有可能9、在ROS中，對于機器人的傳感器數(shù)據(jù)融合，以下哪種方法通常被用于將來自多個不同類型傳感器的數(shù)據(jù)進行整合和校準？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴展卡爾曼濾波D.以上都是10、ROS中的機器人安全機制是至關重要的。當機器人在人類環(huán)境中工作時，以下哪種安全措施是首先應該考慮的？（）A.碰撞檢測和避障B.數(shù)據(jù)加密C.訪問權限控制D.外觀設計請解釋每個選項在機器人工作環(huán)境安全中的重要性以及為何某個選項應優(yōu)先考慮11、ROS中的包（Package）用于組織相關的功能代碼和資源。如果一個包的依賴關系沒有正確配置，會出現(xiàn)什么情況？（）A.相關功能無法正常使用B.系統(tǒng)自動安裝缺失的依賴C.對系統(tǒng)運行沒有影響D.該包的性能提升12、在機器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當需要實現(xiàn)多個節(jié)點之間的同步通信時，以下哪種機制通常被采用？（）A.話題（Topic）B.服務（Service）C.動作（Action）D.參數(shù)服務器（ParameterServer）。假設多個機器人傳感器節(jié)點需要在特定時間間隔內(nèi)同步發(fā)送數(shù)據(jù)進行融合處理，上述哪種通信機制能夠更好地滿足這種嚴格的同步需求，并說明其工作原理和優(yōu)勢13、在機器人的通信網(wǎng)絡中，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。假設機器人系統(tǒng)涉及敏感信息的傳輸。以下哪種加密和認證技術能夠有效地保護通信內(nèi)容，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改？（）A.RSA加密算法B.AES加密算法C.數(shù)字簽名技術D.以上技術均可14、在ROS控制的機器人巡檢系統(tǒng)中，如果巡檢路徑規(guī)劃未考慮能源消耗，會對機器人的續(xù)航產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導致機器人在巡檢過程中電量耗盡B.續(xù)航能力增強C.系統(tǒng)自動優(yōu)化能源消耗D.對續(xù)航?jīng)]有影響15、在ROS中，安全是至關重要的考慮因素。假設一個服務機器人在與人交互的過程中，需要確保不會對人造成傷害。以下關于ROS安全機制的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過設置速度限制、力限制等參數(shù)來保證機器人的運動安全B.安全機制只需要在軟件層面實現(xiàn)，硬件的保護措施不是必需的C.可以使用傳感器來檢測周圍環(huán)境，實現(xiàn)碰撞預警和避免D.應該對機器人的行為進行風險評估，并制定相應的安全策略二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）描述ROS在物流分揀機器人中的應用。2、（本題5分）ROS中的自主充電功能實現(xiàn)。3、（本題5分）ROS中的動作（Action）與普通服務有何區(qū)別？4、（本題5分）說明ROS中的系統(tǒng)性能瓶頸分析和優(yōu)化方法。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在半導體制造工廠，機器人參與晶圓搬運、光刻工藝輔助等工作。全面分析機器人操作系統(tǒng)在超凈環(huán)境控制、晶圓定位精度、光刻參數(shù)調(diào)整和生產(chǎn)流程協(xié)同方面的技術要求，探討操作系統(tǒng)如何適應半導體制造的高精度和高潔凈度要求。2、（本題5分）隨著機器人在軍事領域的應用不斷拓展，機器人操作系統(tǒng)的安全性和保密性成為重要考量。請深入綜合分析其在戰(zhàn)場偵察、排爆、物資運輸?shù)热蝿罩械膽茫芯吭跀硨Νh(huán)境下機器人操作系統(tǒng)的抗干擾、加密通信和自主決策能力，以及軍事應用中的倫理和國際法問題。3、（本題5分）當機器人應用于垃圾處理和分類場景時，分析機器人操作系統(tǒng)如何實現(xiàn)對不同類型垃圾的識別、分揀和處理，以及如何提高垃圾處理的效率和準確性，減少環(huán)境污染。4、（本題5分）對于具有遠程監(jiān)控功能的機器人系統(tǒng)，ROS在數(shù)據(jù)加密、權限管理和用戶界面設計方面具有重要考慮。請深入綜合分析ROS的實現(xiàn)方式和安全保障機制。5、（本題5分）對于具有自主探索和環(huán)境適應能力的機器人，ROS在決策算法和學習機制方面發(fā)揮重要作用。請深入綜合分析ROS中相關的技術實現(xiàn)，以及如何提高機器人在未知環(huán)境中的探索效率和安全性。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）基于ROS