陜西工商職業(yè)學(xué)院《機(jī)器視覺技術(shù)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《機(jī)器視覺技術(shù)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在使用ROS進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)時(shí)，需要對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)要讓機(jī)器人在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，以下哪種運(yùn)動(dòng)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(jì)算簡單但容易在狹窄通道中出現(xiàn)抖動(dòng)C.快速隨機(jī)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(jī)器人操作系統(tǒng)中，用于發(fā)布機(jī)器人動(dòng)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(jī)器人傳感器的集成。假設(shè)有一個(gè)配備了激光雷達(dá)、攝像頭和慣性測量單元（IMU）的機(jī)器人。在處理這些傳感器的數(shù)據(jù)融合時(shí)，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(gè)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(jī)器人應(yīng)用時(shí)，需要對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。假設(shè)機(jī)器人需要在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中避開障礙物到達(dá)目標(biāo)位置。以下哪種算法常用于機(jī)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(jī)器人操作系統(tǒng)資源分配需要考慮任務(wù)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(wù)B.最短作業(yè)優(yōu)先C.最高響應(yīng)比優(yōu)先D.隨機(jī)分配請分別說明每個(gè)資源分配算法的原理和在機(jī)器人操作系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)6、假設(shè)要在ROS中開發(fā)一個(gè)能夠適應(yīng)不同地形和環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人，需要對機(jī)器人的底盤控制進(jìn)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(jī)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(jìn)行控制算法優(yōu)化，使用默認(rèn)設(shè)置7、在ROS中，為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，需要采取一些措施。假設(shè)一個(gè)關(guān)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(yīng)的備份或替代策略。以下關(guān)于ROS容錯(cuò)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的心跳信號來檢測節(jié)點(diǎn)是否正常運(yùn)行B.當(dāng)檢測到故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到備份的傳感器或執(zhí)行器C.容錯(cuò)處理只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，硬件的可靠性不重要D.可以使用冗余設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力8、當(dāng)使用ROS開發(fā)一個(gè)水下機(jī)器人時(shí)，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(shù)和設(shè)計(jì)方法可能會(huì)被用于應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？（）A.防水密封設(shè)計(jì)和水聲通信B.流體動(dòng)力學(xué)建模和推進(jìn)器控制C.抗壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳感器校準(zhǔn)D.以上都有可能9、在ROS中，對于機(jī)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(gè)不同類型傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和校準(zhǔn)？（）A.卡爾曼濾波B.粒子濾波C.擴(kuò)展卡爾曼濾波D.以上都是10、ROS中的機(jī)器人安全機(jī)制是至關(guān)重要的。當(dāng)機(jī)器人在人類環(huán)境中工作時(shí)，以下哪種安全措施是首先應(yīng)該考慮的？（）A.碰撞檢測和避障B.數(shù)據(jù)加密C.訪問權(quán)限控制D.外觀設(shè)計(jì)請解釋每個(gè)選項(xiàng)在機(jī)器人工作環(huán)境安全中的重要性以及為何某個(gè)選項(xiàng)應(yīng)優(yōu)先考慮11、ROS中的包（Package）用于組織相關(guān)的功能代碼和資源。如果一個(gè)包的依賴關(guān)系沒有正確配置，會(huì)出現(xiàn)什么情況？（）A.相關(guān)功能無法正常使用B.系統(tǒng)自動(dòng)安裝缺失的依賴C.對系統(tǒng)運(yùn)行沒有影響D.該包的性能提升12、在機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）中，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的同步通信時(shí)，以下哪種機(jī)制通常被采用？（）A.話題（Topic）B.服務(wù)（Service）C.動(dòng)作（Action）D.參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）。假設(shè)多個(gè)機(jī)器人傳感器節(jié)點(diǎn)需要在特定時(shí)間間隔內(nèi)同步發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，上述哪種通信機(jī)制能夠更好地滿足這種嚴(yán)格的同步需求，并說明其工作原理和優(yōu)勢13、在機(jī)器人的通信網(wǎng)絡(luò)中，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。假設(shè)機(jī)器人系統(tǒng)涉及敏感信息的傳輸。以下哪種加密和認(rèn)證技術(shù)能夠有效地保護(hù)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(shù)D.以上技術(shù)均可14、在ROS控制的機(jī)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(huì)對機(jī)器人的續(xù)航產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導(dǎo)致機(jī)器人在巡檢過程中電量耗盡B.續(xù)航能力增強(qiáng)C.系統(tǒng)自動(dòng)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(guān)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)服務(wù)機(jī)器人在與人交互的過程中，需要確保不會(huì)對人造成傷害。以下關(guān)于ROS安全機(jī)制的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過設(shè)置速度限制、力限制等參數(shù)來保證機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)安全B.安全機(jī)制只需要在軟件層面實(shí)現(xiàn)，硬件的保護(hù)措施不是必需的C.可以使用傳感器來檢測周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)碰撞預(yù)警和避免D.應(yīng)該對機(jī)器人的行為進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，并制定相應(yīng)的安全策略二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）描述ROS在物流分揀機(jī)器人中的應(yīng)用。2、（本題5分）ROS中的自主充電功能實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）ROS中的動(dòng)作（Action）與普通服務(wù)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(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在半導(dǎo)體制造工廠，機(jī)器人參與晶圓搬運(yùn)、光刻工藝輔助等工作。全面分析機(jī)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(shù)要求，探討操作系統(tǒng)如何適應(yīng)半導(dǎo)體制造的高精度和高潔凈度要求。2、（本題5分）隨著機(jī)器人在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，機(jī)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(yùn)輸?shù)热蝿?wù)中的應(yīng)用，研究在敵對環(huán)境下機(jī)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(yīng)用中的倫理和國際法問題。3、（本題5分）當(dāng)機(jī)器人應(yīng)用于垃圾處理和分類場景時(shí)，分析機(jī)器人操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對不同類型垃圾的識(shí)別、分揀和處理，以及如何提高垃圾處理的效率和準(zhǔn)確性，減少環(huán)境污染。4、（本題5分）對于具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的機(jī)器人系統(tǒng)，ROS在數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理和用戶界面設(shè)計(jì)方面具有重要考慮。請深入綜合分析ROS的實(shí)現(xiàn)方式和安全保障機(jī)制。5、（本題5分）對于具有自主探索和環(huán)境適應(yīng)能力的機(jī)器人，ROS在決策算法和學(xué)習(xí)機(jī)制方面發(fā)揮重要作用。請深入綜合分析ROS中相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以及如何提高機(jī)器人在未知環(huán)境中的探索效率和安全性。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）基于ROS